Umělcova ilustrace kosmické lodi ESA, která se vznáší nad zemí. Obrazový kredit: ESA Klikněte pro zvětšení
Mise ESA Cluster odhalila nový mechanismus vytváření „zabijáckých elektronů“ - vysoce energetických elektronů, které jsou zodpovědné za poškození satelitů a představují pro astronauty závažné nebezpečí.
Během posledních pěti let řada objevů v rámci kosmické mise s více kosmickými loděmi významně zlepšila naše znalosti o tom, jak, kde a za jakých podmínek jsou tyto vražedné elektrony vytvářeny v magnetosféře Země.
Počáteční satelitní měření v padesátých letech odhalila existenci dvou permanentních kruhů energetických částic kolem Země.
Obvykle se nazývají „Van Allenovy radiační pásy“, jsou plné částic zachycených zemským magnetickým polem. Pozorování ukázala, že vnitřní pás obsahuje poměrně stabilní populaci protonů, zatímco vnější pás se skládá převážně z elektronů v proměnlivějším množství.
Některé z elektronů vnějšího pásu lze urychlit na velmi vysoké energie a právě tyto „zabijácké elektrony“ mohou proniknout do silného stínění a poškodit citlivou satelitní elektroniku. Toto intenzivní radiační prostředí je také hrozbou pro astronauty.
Vědci se dlouho pokoušejí vysvětlit, proč se počet nabitých částic uvnitř pásů tolik liší. Náš hlavní průlom nastal, když se v říjnu a listopadu 2003 vyskytly téměř vzácné vesmírné bouře téměř zády k sobě.
Během bouřek byla část van Allenova radiačního pásu vypuštěna z elektronů a poté reformována mnohem blíže k Zemi v oblasti obvykle považované za relativně bezpečné pro satelity.
Když se radiační pásy reformovaly, nezvyšovaly se podle dlouho držené teorie zrychlení částic, zvané „radiální difúze“. Teorie radiální difúze považuje magnetické siločáry Země za elastické pásy.
Pokud jsou pruhy oškubané, kolísají. Pokud se kolísají stejnou rychlostí, jako se částice pohybují po Zemi, mohou být částice poháněny magnetickým polem a zrychleny. Tento proces je poháněn sluneční aktivitou.
Místo toho tým evropských a amerických vědců vedený dr. Richardem Hornem z britského antarktického průzkumu v Oxfordu ve Velké Británii použil data z klastru a pozemních přijímačů v Antarktidě, aby ukázal, že vlny s velmi nízkou frekvencí mohou způsobit zrychlení částic a zesílení pásů.
Tyto vlny, pojmenované 'chorus', jsou přirozené elektromagnetické emise v audiofrekvenčním rozsahu. Skládají se z diskrétních prvků krátkého trvání (méně než jedna sekunda), které zní jako chór ptáků zpívajících při východu slunce. Tyto vlny patří mezi nejintenzivnější ve vnější magnetosféře.
Počet „zabiječských elektronů“ se může zvýšit na tisícinásobku na vrcholu magnetické bouře a v následujících dnech. Intenzivní sluneční aktivita může také tlačit vnější pás mnohem blíže k Zemi, a proto vystavuje satelity nižší nadmořské výšky mnohem tvrdšímu prostředí, než pro které byly navrženy.
Teorie radiální difúze je v některých geofyzikálních podmínkách stále platná. Před tímto objevem se někteří vědci domnívali, že emise chorusu nebyly dostatečně účinné, aby odpovídaly za reformaci vnějšího radiačního pásu. Cluster odhalil, že za určitých vysoce narušených geofyzikálních podmínek postačují emise chorusu.
Díky jedinečné schopnosti vícebodového měření Clusteru byly poprvé odhadnuty charakteristické rozměry těchto oblastí zdroje chórů.
Bylo zjištěno, že typické rozměry jsou několik set kilometrů ve směru kolmém na zemské magnetické pole a několik tisíc kilometrů ve směru rovnoběžném s tímto směrem.
Dosud zjištěné rozměry jsou však založeny na případových studiích. "Za narušených magnetosférických podmínek vytvářejí oblasti sborového zdroje dlouhé a úzké objekty podobné špagetám." Nyní je otázkou, zda tyto velmi nízké kolmé stupnice jsou obecnou vlastností sborového mechanismu, nebo jen zvláštním případem analyzovaných pozorování, “uvedl Ondřej Santolík z Univerzity Karlovy v Praze a hlavní autor tohoto výsledku.
Vzhledem k tomu, že se stále více spoléháme na kosmické technologie a komunikaci, je velmi důležité porozumět tomu, jak, za jakých podmínek a kde jsou tyto vražedné elektrony vytvářeny, zejména během období magnetické bouře.
Původní zdroj: ESA Portal
