Σκίτσο των διαφόρων περιοχών της μαγνητόσφαιρας της Γης. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Το διαστημικό σκάφος Cluster της ESA βρισκόταν στο σωστό μέρος τη σωστή στιγμή όταν πέταξαν μέσω μιας περιοχής του μαγνητικού πεδίου της Γης που επιταχύνει τα ηλεκτρόνια στο 1/1 περίπου της ταχύτητας του φωτός. Η περιοχή ονομάζεται περιοχή διάχυσης ηλεκτρονίων. ένα όριο πάχους λίγων χιλιομέτρων μεταξύ του μαγνητικού πεδίου της Γης και του Ήλιου. Κατά τη διάρκεια μιας ώρας, το διαστημικό σκάφος κατακλύστηκε από μια περιοχή διάχυσης ηλεκτρονίων, καθώς ο ηλιακός άνεμος ανάγκαζε αυτό το στρώμα να κινείται μπρος-πίσω.
Οι δορυφόροι Cluster της ESA έχουν πετάξει σε περιοχές του μαγνητικού πεδίου της Γης που επιταχύνουν τα ηλεκτρόνια στο ένα εκατοστό περίπου της ταχύτητας του φωτός. Οι παρατηρήσεις παρουσιάζουν στους επιστήμονες του Cluster την πρώτη τους ανίχνευση αυτών των γεγονότων και τους δίνουν μια ματιά στις λεπτομέρειες μιας καθολικής διαδικασίας που είναι γνωστή ως μαγνητική επανασύνδεση.
Στις 25 Ιανουαρίου 2005, τα τέσσερα διαστημόπλοια Cluster βρέθηκαν στο σωστό μέρος τη σωστή στιγμή: μια περιοχή του διαστήματος γνωστή ως περιοχή διάχυσης ηλεκτρονίων. Είναι ένα όριο πάχους λίγων χιλιομέτρων που εμφανίζεται σε υψόμετρο περίπου 60.000 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της Γης. Σημειώνει τα σύνορα μεταξύ του μαγνητικού πεδίου της Γης και εκείνου του Ήλιου. Το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου μεταφέρεται στη Γη από έναν άνεμο από ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, γνωστά ως ηλιακός άνεμος.
Μια περιοχή διάχυσης ηλεκτρονίων είναι σαν ηλεκτρικός διακόπτης. Όταν αναστρέφεται, χρησιμοποιεί ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στα μαγνητικά πεδία του Ήλιου και της Γης για να θερμαίνει τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια που βρίσκονται κοντά του σε μεγάλες ταχύτητες. Με αυτόν τον τρόπο, ξεκινά μια διαδικασία που μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία της αύρας στη Γη, όπου τα γρήγορα κινούμενα φορτισμένα σωματίδια συγκρούονται με ατμοσφαιρικά άτομα και τα κάνουν να λάμπουν.
Υπάρχει επίσης μια πιο απαίσια πλευρά στις περιοχές διάχυσης ηλεκτρονίων. Τα επιταχυνόμενα σωματίδια μπορούν να προκαλέσουν ζημιά στους δορυφόρους συγκρουόμενοι με αυτούς και προκαλώντας συσσώρευση ηλεκτρικών φορτίων. Αυτά τα βραχυκύκλωμα και καταστρέφουν ευαίσθητο εξοπλισμό.
Δεκαεννέα φορές σε μία ώρα, το κουαρτέτο Cluster βρέθηκε σε μια περιοχή διάχυσης ηλεκτρονίων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο ηλιακός αέρας έπληττε το οριακό στρώμα, αναγκάζοντάς τον να κινείται μπρος-πίσω. Κάθε διέλευση της περιοχής διάχυσης ηλεκτρονίων διήρκεσε μόλις 10-20 χιλιοστά του δευτερολέπτου για κάθε διαστημικό σκάφος και ένα μοναδικό όργανο, γνωστό ως Ηλεκτρονικό Όργανο Ολίσθησης (EDI), ήταν αρκετά γρήγορο για να μετρήσει τα επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια.
Η παρατήρηση είναι σημαντική επειδή παρέχει τις πιο ολοκληρωμένες μετρήσεις μιας περιοχής διάχυσης ηλεκτρονίων. «Ούτε καν οι καλύτεροι υπολογιστές στον κόσμο δεν μπορούν να προσομοιώσουν περιοχές διάχυσης ηλεκτρονίων. απλώς δεν έχουν την υπολογιστική δύναμη να το κάνουν », λέει ο Forrest Mozer, Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μπέρκλεϋ, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας των δεδομένων του Cluster.
Τα δεδομένα θα παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για τη διαδικασία μαγνητικής επανασύνδεσης. Το φαινόμενο συμβαίνει σε όλο το Σύμπαν σε πολλές διαφορετικές κλίμακες, οπουδήποτε υπάρχουν μπερδεμένα μαγνητικά πεδία. Σε αυτές τις πολύπλοκες καταστάσεις, τα μαγνητικά πεδία περιστασιακά καταρρέουν σε πιο σταθερές διαμορφώσεις. Αυτή είναι η επανασύνδεση και απελευθερώνει ενέργεια μέσω περιοχών διάχυσης ηλεκτρονίων. Στον Ήλιο, η μαγνητική επανασύνδεση οδηγεί τις ηλιακές εκλάμψεις που απελευθερώνουν περιστασιακά τεράστιες ποσότητες ενέργειας πάνω από τις ηλιακές κηλίδες.
Αυτό το έργο μπορεί επίσης να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην επίλυση ενεργειακών αναγκών στη Γη. Οι πυρηνικοί φυσικοί που προσπαθούν να χτίσουν γεννήτριες σύντηξης προσπαθούν να δημιουργήσουν σταθερά μαγνητικά πεδία στους αντιδραστήρες τους, αλλά μαστίζονται από γεγονότα επανασύνδεσης που καταστρέφουν τις διαμορφώσεις τους. Εάν μπορεί να γίνει κατανοητή η διαδικασία επανασύνδεσης, ίσως καταστούν σαφείς οι τρόποι πρόληψής της σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.
Ωστόσο, αυτό εξακολουθεί να βρίσκεται στο μέλλον. «Πρέπει να κάνουμε πολύ περισσότερη επιστήμη προτού καταλάβουμε πλήρως την επανασύνδεση», λέει ο Mozer, ο στόχος του οποίου είναι τώρα να κατανοήσει ποιες συνθήκες ηλιακού ανέμου ενεργοποιούν τα γεγονότα επανασύνδεσης και τις σχετικές περιοχές διάχυσης ηλεκτρονίων που βλέπει ο Cluster.
Αρχική πηγή: Πύλη ESA
