Obrazový kredit: NASA
Nový výzkum ukazuje, že elektrony mohou surfovat na magnetických vlnách poháněných slunečním větrem a mohou se zrychlit do bodu, kdy mohou způsobit vážné poškození kosmické lodi obíhající kolem Země. Tento proces je výsledkem interakce mezi zemským magnetickým polem a kolísáním hustoty slunečního větru. Jak se hustota slunečního větru mění, způsobuje vlnění v magnetickém poli vlnění zpět na Zemi. V těchto vlnkách mohou být zachyceny elektrony a surfovat zpět na Zemi tak rychle, že mohou poškodit citlivou elektroniku ve vesmíru.
„Zabijáci“ elektrony, které jsou schopné vyvolat spoušť na oběžné kosmické lodi, mohou „surfovat“ magnetické vlny poháněné slunečním větrem, tvrdí tým vesmírných vědců.
Tým z Bostonské univerzity a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) kombinoval pozorování z NASA a NOAA s cílem identifikovat jev, který vysvětluje, jak sluneční vítr vytváří vlny v magnetickém poli Země (magnetosféře). Obyčejné elektrony obíhající kolem Země ve Van Allenových radiačních pásech mohou vlnitý povrch vln, zrychlujíce se téměř na rychlost světla, s energií 300-500krát větší než elektrony na televizní obrazovce.
Sluneční vítr je proud elektricky nabitých částic foukaných neustále ze Slunce. Magnetosféra je dutina vytvořená, když sluneční vítr narazí na magnetické pole Země. Když je hustota slunečního větru vysoká a narazí na magnetosféru, magnetosféra se zkomprimuje. Když je hustota větru nízká, magnetosféra se rozšíří. Vědci zjistili, že sluneční vítr obsahuje periodické struktury s vysokou a nízkou hustotou, které řídí periodické „dýchací“ působení magnetosféry a globální generování magnetických vln.
Je známo, že pokud frekvence těchto vln odpovídá frekvenci elektronů v jejich pohybu ve van Allenově pásu, mohou být elektrony zrychleny, což výrazně zvyšuje jejich energii. Tento proces je podobný jako u boogyboardisty, který chytil vlnu. Někteří elektrony „jezdí na vlně“ a získávají tolik energie, že mohou poškodit drahé kosmické lodě.
"Pokud to dokážeme potvrdit jako významný mechanismus pro výrobu vln, které urychlují" zabijácké "elektrony, mohli by vědci používající data ze satelitů, jako je vítr, vyvinout předběžné varování pro provozovatele kosmických lodí, že jejich kosmická loď může být vystavena nebezpečí nadměrného a škodlivého ozáření, “Řekla Dr. Barbara Giles, projektová vědkyně pro polární kosmickou loď v Goddardově vesmírném letovém centru NASA, Greenbelt, Md.
Když se elektrony stanou touto energií, mohou proniknout do vnitřku kosmické lodi. Jakmile jsou uvnitř elektronických součástí, vytvářejí statickou elektřinu, která může zkratovat kritickou část nebo uvést kosmickou loď do špatného provozního režimu.
"Co je nového a vzrušujícího v tomto výzkumu je, že lidé vždy hledali mechanismy vnitřní pro magnetosféru pro generování těchto vln," řekl Dr. Larry Kepko, výzkumný pracovník na Bostonské univerzitě a hlavní autor dvou dokumentů o tomto výzkumu, jeden publikovaný v Žurnál geofyzikálního výzkumu v červnu 2003 a další v dopisech Geofyzikálního výzkumu v roce 2002. „Ale zde jsme našli vnější mechanismus - samotný sluneční vítr.“
Klíčové pozorování, které tým vedly k tomuto závěru, poskytly družice Pola a Wind NASA spolu s geostacionárním operačním environmentálním satelitem NOAA (GOES). Polar potvrdil, že vlny nejsou lokální, ale globální. Větrný satelit byl primárním zdrojem pro identifikaci struktur hustoty ve slunečním větru, které pohání magnetosféru. GOES poskytl data o magnetosféře Země, protože se zvětšovala a zmenšovala.
"Už jsme věděli, že sluneční vítr má hustotní struktury a že magnetické vlny mohou urychlit elektrony," řekl Dr. Harlan Spence, docent astronomie na Bostonské univerzitě a spoluautor dvou článků o tomto výzkumu. "Nevěděli jsme, že struktury slunečního větru mohou být periodické a mohou pohánět magnetické vlny." Tato nová pozorování mohou poskytnout chybějící spojení mezi nimi. “
Konečným zdrojem těchto nově objevených struktur slunečního větru je stále tajemství, ale tým spekuluje, že Slunce může hrát přímou roli. "Kolísání hustoty slunečního větru je částečně řízeno vzorem magnetického opětovného spojení, kroucením a zaklapnutím čar magnetického pole na povrchu Slunce," říká Dr. Kepko. „Systematické a periodické opakované propojení může vést k pozorovaným strukturám periodické hustoty ve slunečním větru. Existují určité důkazy, že k tomu může dojít, ale je třeba dalšího výzkumu, aby se stanovilo definitivní spojení. “
James Allenovy radiační pásy objevil v roce 1958 Dr. James Van Allen a jeho tým na University of Iowa s průzkumníky 1 a 3, první satelity úspěšně vypuštěné Spojenými státy. Jsou to pásy elektricky nabitých částic zachycených zemským magnetickým polem. Protože jsou částice elektricky nabité (většinou protony a elektrony), cítí magnetické síly a jsou omezeny na spirálu kolem neviditelných linií magnetické síly, které tvoří zemské magnetické pole. Ve van Allenově systému jsou ve skutečnosti dva pásy ve tvaru koblihy, jeden uvnitř druhého se Zemí v „díře“ vnitřního pásu. Vnitřní pás tvořený vysokorychlostními protony je umístěn ve výškách mezi 430 a 7 500 mil (asi 700 až 12 000 km) nad Zemí. Vnější pás je vyroben z vysokorychlostních elektronů a objevuje se ve výškách mezi 15 500 a 25 000 mil (asi 25 000 až 40 000 km) nad Zemí. Provozovatelé kosmických lodí se v těchto regionech snaží vyhnout oběžným drahám, ale někdy jsou tyto nadmořské výšky nejlepší pro konkrétní misi, nebo kosmická loď musí projít pásem během části své oběžné dráhy nebo zcela uniknout Zemi.
Satelity NASA Polar and Wind, společně známé jako „Global Geospace Science Program“, se zaměřují na pomoc vědcům pochopit, jak částice a energie ze Slunce protékají vesmírným prostředím Země a interagují s ním.
NOAA se věnuje shromažďování údajů o oceánech, atmosféře, vesmíru a slunci. Jeho satelitní systém GOES je základním prvkem pro sledování a předpovídání počasí v USA. Howard Singer z NOAA je třetím spoluautorem příspěvku o tomto výzkumu z roku 2002.
Původní zdroj: NASA News Release
