Umetnikova ilustracija vesoljskega plovila ESA, ki pluje nad Zemljo. Kreditna slika: ESA Klikni za povečavo
ESA-jeva misija za grozde je razkrila nov mehanizem ustvarjanja „ubijajočih elektronov“ - visoko energijskih elektronov, ki so odgovorni za poškodbe satelitov in predstavljajo resno nevarnost za astronavte.
V zadnjih petih letih je serija odkritij misije več vesoljskih plovil bistveno izboljšala naše znanje o tem, kako, pod katerimi pogoji in pod katerimi pogoji nastajajo ti ubijajoči elektroni v magnetosferi Zemlje.
Zgodnje satelitske meritve v petdesetih letih prejšnjega stoletja so pokazale obstoj dveh trajnih obročkov energijskih delcev okoli Zemlje.
Običajno jih imenujemo "Van Allenovi sevalni pasovi", napolnjeni so z delci, ujetimi z Zemljinim magnetnim poljem. Opazovanja so pokazala, da notranji pas vsebuje precej stabilno populacijo protonov, zunanji pas pa je sestavljen predvsem iz elektronov v bolj spremenljivi količini.
Nekatere elektrone na zunanjem pasu lahko pospešimo do zelo visoke energije, prav ti 'morilski elektroni' pa lahko prodrejo v debelo zaščito in poškodujejo občutljivo satelitsko elektroniko. To intenzivno sevalno okolje grozi tudi astronavtom.
Znanstveniki že dolgo poskušajo razložiti, zakaj se število nabitih delcev znotraj pasov toliko razlikuje. Naš glavni preboj je prišel, ko sta se oktobra in novembra 2003 skorajda vrnila dve redki vesoljski nevihti.
Med nevihtami so del Van Allenovega sevalnega pasu izsušili elektroni in se nato reformirali veliko bližje Zemlji v območju, za katero se običajno misli, da je razmeroma varen za satelite.
Ko so se sevalni pasovi reformirali, se niso povečali po dolgotrajni teoriji pospeška delcev, imenovani „radialna difuzija“. Teorija radialne difuzije obravnava zemeljske magnetne polja kot elastične pasove.
Če se pasovi zarežejo, se mahnejo. Če mahajo z enako hitrostjo kot delci, ki plujejo okoli Zemlje, potem lahko delce peljemo čez magnetno polje in pospešujemo. Ta proces poganja sončna aktivnost.
Namesto tega je skupina evropskih in ameriških znanstvenikov pod vodstvom dr. Richarda Horneja iz britanske antarktične ankete v Oxfordu v Veliki Britaniji uporabila podatke iz grozdnih in zemeljskih sprejemnikov na Antarktiki, da bi pokazala, da lahko zelo nizki frekvenčni valovi povzročijo pospeševanje delcev in okrepijo pasove.
Ti valovi, imenovani "hor", so naravne elektromagnetne emisije v frekvenčnem območju zvoka. Sestavljeni so iz diskretnih elementov kratkega trajanja (krajši od ene sekunde), ki zvenijo kot pevske zbore ob sončnem vzhodu. Ti valovi so med najintenzivnejšimi v zunanji magnetosferi.
Število 'ubitih elektronov' se lahko na vrhuncu magnetne nevihte in v naslednjih dneh poveča za faktor tisoč. Intenzivna sončna aktivnost lahko zunanji pas potisne še veliko bližje Zemlji, zato je podvržena satelitom na nižji višini precej težje okolje, kot so bili zasnovani za.
Teorija radialne difuzije je še vedno veljavna v nekaterih geofizičnih pogojih. Pred tem odkritjem so nekateri znanstveniki menili, da emisije hora niso dovolj učinkovite, da bi lahko upoštevale reformacijo zunanjega sevalnega pasu. Cluster je razkril, da v določenih močno motenih geofizičnih razmerah zadostujejo izpusti horov.
Zahvaljujoč edinstveni večtočkovni meritvi grozda so bile značilne dimenzije teh območij izvora hora prvič ocenjene.
Značilne so dimenzije nekaj sto kilometrov v smeri, ki je pravokotna na Zemljino magnetno polje in nekaj tisoč kilometrov v smeri, vzporedni s to.
Vendar doslej ugotovljene dimenzije temeljijo na študijah primerov. „V motenih magnetosferskih območjih območja izvora zbora tvorijo dolge in ozke predmete, podobne špagetam. Zdaj se postavlja vprašanje, ali so te zelo nizke pravokotne lestvice splošna lastnost mehanizma zborov ali le poseben primer analiziranih opazovanj, "je dejal Ondrej Santolik z Karlove univerze v Pragi na Češkem in glavni avtor tega rezultata.
Zaradi naše večje odvisnosti od vesoljskih tehnologij in komunikacij je razumevanje, v kakšnih pogojih in kje nastajajo ti ubijajoči elektroni, zlasti v obdobjih magnetne nevihte, zelo pomembno.
Izvirni vir: portal ESA
