На думку вчених, проект "Кластер" допоможе скласти першу тривимірну карту магнітного поля Землі Саме зв'язка чотирьох супутників, скануючих параметри магнітосфери, виявила величезні, до 40 тисяч кілометрів, вихори на магнитопаузе. А також апарати "Кластера" знайшли багато інших цікавих речей - наприклад, нульову точку нашої магнітосфери.

Місія Європейського космічного агентства (ESA), що носить назву "Кластер" (Cluster), була запущена в 2000 році на навколоземну орбіту за допомогою російських ракет-носіїв "Союз". Успішний старт двох супутників з космодрому "Байконур" у Казахстані стався 16 липня 2000 року, а друга пара супутників стартувала навздогін першій через місяць. Досить компактна група чотирьох однакових супутників злагоджено почала свій орбітальний танець, не дарма їм дали імена: "Румба", "Самба", "Сальса" і "Танго"!

Перший запуск цієї місії 4 червня 1996 року за допомогою ракети "Аріан 501" зазнав катастрофу майже на самому початку, відразу після старту. Проте за чотири роки супутники були відтворені повторно командою "Кластера", що і забезпечило успіх складної комплексної місії. У 2010 році був відзначений десятирічний ювілей роботи "Кластера", успішно виконує свої функції на орбіті. Це великий термін для супутникового місії. Її робота ускладнена тим, що старіють сонячні панелі, знижуючи потік електроенергії, псуються акумулятори. Відомо, що апаратура "Кластера" позбулася семи батарей, дві з яких спалахнули і відлетіли від супутників. Однак апарати працюють, передають телеметрію - дані про параметри середовища, в якій вони пролітають! Планується, що експлуатація супутників триватиме до 2012 року.

Крім цього, зараз в ЄКА розглядається питання про продовження місії до 2014 року, якщо техніка продовжить благополучно працювати. Супутники "Кластера" витривалі і старанні, незважаючи на окремі технічні негаразди! Наукові завдання місії "Кластер" - докладний дослідження земної магнітосфери, яке досі не проводилося. Група з чотирьох супутників поставляє унікальні дані про варіаціях магнитосферных параметрів, що дозволяє аналізувати процеси ретельно і детально. Саме це є достоїнством місії.

За словами керівника місії Філіпе Эскубе (Philippe Escoubet), "Кластер" забезпечив нас безліччю даних для кращого розуміння фізичних процесів космічної погоди". Нагадаю, що космічна погода (рівень возмущенности магнітосфери, або геомагнітна активність) залежить від сонячної активності. Іноді в магнітосфері відбуваються потужні магнітні бурі - їх фіксують геомагнітні обсерваторії.

Сучасні прилади, обладнання і засоби зв'язку, що базуються на високих технологіях, чутливі до варіацій космічної погоди. Тому давно відомі загальні уявлення про магнітосфері повинні бути вивчені набагато більш детально та глибоко! Магнітосфера Землі величезна - вона являє собою порожнину, в якій проявляється власне дипольне магнітне поле Землі, а виникає магнітосфера з-за впливу сонячного вітру, оточуючого її практично безперервним мінливим потоком.

Головне геомагнітне поле величиною 0,5 ерстеда завжди доповнено змінним магнітним полем: це схоже з глибоким океаном, на поверхні якого буває то штиль, то хвилювання або потужний шторм! Його варіації змінного породжує вплив сонячного вітру - радіально відлітає і заповнює навколосонячний космічний простір потоку плазми з "вмороженностью" у нього міжпланетним магнітним полем (ММП).

Плазма сонячного вітру нейтральна - це переважно протони з невеликою домішкою альфа-частинок (ядер гелію) і захопленими електронами. Її щільність коливається від одиниць до десятків часток у кубічному сантиметрі. Швидкість сонячного вітру - від середніх 300-400 кілометрів в секунду до високошвидкісних потоків, досягають приблизно 1500 кілометрів в секунду.

Магнітосфера завжди звернена до Сонця лобовою частиною, на яку набігає сонячний вітер, а в антисолнечном напрямку витягується її довгий плазмовий хвіст. Можна сказати, що вона схожа на довжелезну краплю з горошиною Землі в центрі напівсферичної лобовій частині.

Взаємодія сонячного вітру з магнітосферою Землі здійснюється в процесах, які називаються магнітним пересоединением. Коли вектор магнітного поля Землі на магнитопаузе (передньому фронті, на межі магнітосфери) протилежний за напрямом межпланетному магнітному полю, перез'єднання інтенсифікується. Це необхідна умова виникнення магнітосферній возмущенности. При цьому просторові параметри магнітосфери змінюються у всьому обсязі, плазмідовмісні регіони трансформуються.

Саме так виникають полярні сяйва, порушується радіозв'язок, виникають пульсації компонентів геомагнітного змінного поля, і це далеко не повний опис початку геомагнітної возмущенности. Якщо енергія сонячного вітру продовжує надходити в магнітосферу, розвивається магнітна буря. В ній реалізується сукупний вплив потоку частинок сонячного вітру і міжпланетного магнітного поля.

"Кластер" - ключ до тривимірній карті магнітосфери Землі" - таке виразне і зрозумілу назву доповіді Горана Маркланда, що характеризує основну функцію місії. Саме зв'язка чотирьох супутників, скануючих параметри магнітосфери, виявила величезні - до 40 тисяч кілометрів - вихори на магнитопаузе. Вони виникають при різниці потокових швидкостей плазми. Це явище породжується нестійкості Кельвіна - Гельмгольца і є аналогом хвильових явищ, які прийняли таку масштабну вихрову форму.

Такі магнітні хвилі Кельвіна - Гельмгольца допомагають часток сонячного вітру проникати в магнітосферу, тобто процеси на магнитопаузе великомасштабний турбулентны, і часток сонячного вітру забезпечено систематичне надходження усередину магнітосфери, на силові лінії дипольного магнітного поля.

Спеціаліст Кюн-Чжу Хван з Центру космічних польотів імені Годдарда (США) відзначає, що при спрямованості міжпланетного магнітного поля на захід або схід у плазмі магнитопаузы у високих широтах реалізується нестабільність Кельвіна - Гельмгольца і туди проникають частинки сонячного вітру. Картина з вихровими потоками отримана в результаті аналізу даних "Кластера". Тепер ситуація проникнення сонячної плазми усередину магнітосфери має теоретичне обґрунтування та модельне подання.

Однак виявлена можливість проникнення часток сонячного вітру в магнітосферу Землі не змінила істотно клімату і водного балансу планети, як це сталося на Марсі. Потрібно шукати додаткові фактори впливу, які обезводили Марс і Венеру. І чи будуть вони мати однакову природу?

Примітно те, що проникнення плазми сонячного вітру в магнітосфери планет і екзопланет виявлено з достатньою визначеністю, а є сонячний вітер вимітає воду або сдувающим атмосферу з планети - ще належить дослідити. У всякому разі, на Землі в цьому відношенні все виглядає досить благополучно, тому що за мільярди років, протекших на Землі, зневоднення планети не сталося.

Надзвичайно цікавий факт, підтверджений даними "Кластера", що стосується явища "чорної аврори". Цей химерний електричний феномен викликаний зниженням електронної компоненти (в противагу аврорі, викликана вторгненням електронів). При цьому виникають чорні прогалы в авроральних сяйвах, умовно їх можна визначити, як "антиавроры", коли відбувається відкачування електронів з іоносфери.

Врешті не можна не відзначити, що "Кластер" надав вперше об'ємне зображення нульової точки - дуже важливого, унікального регіону в центральній області перез'єднання магнітних полів на магнитопаузе. В даному регіоні поле було скручене у трубку шириною 500 кілометрів.