Náčrt různých oblastí v zemské magnetosféře. Klikni pro zvětšení
Kosmická kosmická loď ESA byla na správném místě ve správný čas, když prolétla oblastí zemského magnetického pole, které urychluje elektrony přibližně na 1 100. rychlost světla. Tato oblast se nazývá oblast difúze elektronů; hranice jen několik kilometrů tlustá mezi magnetickým polem Země a Sluncem. Během hodiny byla kosmická loď pohlcena v oblasti difúze elektronů, protože sluneční vítr způsoboval pohyb této vrstvy tam a zpět.
Clusterové satelity ESA prolétly oblastmi magnetického pole Země, které urychlují elektrony na přibližně stotinu rychlosti světla. Tato pozorování představují Cluster vědce s jejich první detekcí těchto událostí a dávají jim pohled na podrobnosti o univerzálním procesu známém jako magnetické opětovné spojení.
Dne 25. ledna 2005 se čtyři kosmické lodě Clusteru ocitly na správném místě ve správný čas: oblast vesmíru známá jako oblast elektronové difúze. Jedná se o hranici několika kilometrů silnou, která se vyskytuje ve výšce přibližně 60 000 kilometrů nad zemským povrchem. Označuje hranici mezi magnetickým polem Země a oblastí Slunce. Magnetické pole Slunce je přenášeno na Zemi větrem elektricky nabitých částic, známých jako sluneční vítr.
Oblast elektronové difúze je jako elektrický spínač. Při převrácení využívá energii uloženou v magnetických polích Slunce a Země k ohřevu elektricky nabitých částic v blízkosti velkých rychlostí. Tímto způsobem zahajuje proces, který může vyústit ve vytvoření polární záře na Zemi, kde se rychle se pohybující nabité částice srazí s atmosférickými atomy a způsobí, že budou zářit.
Tam je také více zlověstná strana k oblastem difúze elektronů. Zrychlené částice mohou poškodit satelity tím, že se s nimi srazí a způsobí akumulaci elektrického náboje. Tyto zkraty a ničí citlivá zařízení.
Devatenáctkrát za hodinu se Clusterovo kvarteto ocitlo pohlceno v oblasti difúze elektronů. Důvodem bylo to, že sluneční vítr procházel hraniční vrstvou a způsoboval, že se pohyboval tam a zpět. Každé křížení oblasti difúze elektronů trvalo jen 10-20 milisekund pro každou kosmickou loď a přesto jedinečný přístroj, známý jako Electron Drift Instrument (EDI), byl dostatečně rychlý, aby změřil zrychlené elektrony.
Pozorování je důležité, protože poskytuje dosud nejkompletnější měření oblasti difúze elektronů. „Ani ty nejlepší počítače na světě nemohou simulovat oblasti difúze elektronů; prostě na to nemají výpočetní sílu, “říká Forrest Mozer, Kalifornská univerzita v Berkeley, která vedla vyšetřování Clusterových dat.
Data poskytnou neocenitelný pohled na proces magnetického opětovného připojení. Tento jev se vyskytuje v celém vesmíru na mnoha různých stupních, kdekoli jsou spletitá magnetická pole. V těchto složitých situacích se magnetická pole občas zhroutí do stabilnějších konfigurací. Toto je opětovné propojení a uvolňuje energii přes oblasti elektronové difúze. Na Slunci magnetické opětovné připojení řídí sluneční erupce, které příležitostně uvolňují obrovské množství energie nad sluneční skvrny.
Tato práce může mít také důležitý dopad na řešení energetických potřeb na Zemi. Jaderní fyzici, kteří se pokoušejí vytvořit fúzní generátory, se pokoušejí ve svých reaktorech vytvořit stabilní magnetická pole, ale sužují je události opětovného připojení, které ničí jejich konfigurace. Pokud bude možné proces opětovného propojení pochopit, možná budou jasné způsoby, jak tomu zabránit v jaderných reaktorech.
To však stále leží v budoucnosti. "Než budeme plně rozumět opětovnému připojení, musíme udělat mnohem více vědy," říká Mozer, jehož cílem je nyní pochopit, které podmínky slunečního větru spouštějí události opětovného připojení a jejich přidružené oblasti difúze elektronů, které vidí Cluster.
Původní zdroj: ESA Portal
