Umjetnička ilustracija ESA-inog svemirskog letjelice koja lebdi iznad Zemlje. Kreditna slika: ESA Klikni za veću sliku
ESA-ova misija klastera otkrila je novi mehanizam stvaranja 'elektrona ubojica' - visoko energetskih elektrona koji su odgovorni za oštećenje satelita i predstavljaju ozbiljnu opasnost za astronaute.
U proteklih pet godina, niz otkrića misije više svemirskih letjelica značajno su poboljšala naše znanje o tome kako, gdje i pod kojim uvjetima se stvaraju ti ubojiti elektroni u Zemljinoj magnetosferi.
Rana satelitska mjerenja 1950-ih otkrila su postojanje dva trajna prstena energetskih čestica oko Zemlje.
Obično nazvani Van Allenovim pojasevima zračenja, oni su ispunjeni česticama zarobljenim u Zemljinom magnetskom polju. Promatranja su pokazala da unutarnji pojas sadrži prilično stabilnu populaciju protona, dok se vanjski pojas uglavnom sastoji od elektrona u više varijabilnoj količini.
Neki elektroni iz vanjskog remena mogu se ubrzati do vrlo velike energije, a upravo ti "ubojiti elektroni" mogu prodrijeti u debeli oklop i oštetiti osjetljivu satelitsku elektroniku. Ovo intenzivno zračenje okruženje je i prijetnja astronautima.
Već duže vrijeme znanstvenici pokušavaju objasniti zašto se broj nabijenih čestica unutar pojaseva toliko razlikuje. Naš veliki iskorak dogodio se kada su se dvije rijetke svemirske oluje dogodile gotovo unatrag u listopadu i studenom 2003. godine.
Tijekom oluja, dio Van Allenovog zračnog pojasa iscrpio je elektrone, a zatim se reformirao mnogo bliže Zemlji u regiji za koju se obično smatra da je relativno sigurna za satelite.
Kad su se remeni zračenja reformirali, oni se nisu povećavali prema dugotrajnoj teoriji ubrzanja čestica, zvanoj "radijalna difuzija". Teorija radijalne difuzije tretira Zemljine magnetske linije poput elastičnih vrpci.
Ako se bendovi iskvare, oni se njišu. Ako se oni kolebaju brzinom kojom čestice lebde oko Zemlje, čestice se mogu kretati preko magnetskog polja i ubrzavati. Taj je proces vođen solarnom aktivnošću.
Umjesto toga, tim europskih i američkih znanstvenika pod vodstvom dr. Richarda Hornea iz britanske Antarktičke ankete, Oxford, Velika Britanija, koristio je podatke s klastera i zemaljskih prijemnika na Antarktiku kako bi pokazao da valovi vrlo niske frekvencije mogu uzrokovati ubrzanje čestica i pojačati pojaseve.
Ti valovi, nazvani "hor", prirodne su elektromagnetske emisije u rasponu audio frekvencije. Sastoje se od diskretnih elemenata kratkog trajanja (manje od jedne sekunde) koji zvuče poput zbora ptica koje pjevaju pri izlasku sunca. Ti su valovi među najintenzivnijim u vanjskoj magnetosferi.
Broj „elektrona ubojica“ može se povećati za faktor tisuću na vrhuncu magnetske oluje i sljedećih dana. Intenzivna solarna aktivnost također može gurnuti vanjski pojas mnogo bliže Zemlji, zbog čega je satelite na manjoj nadmorskoj visini podvrgavao znatno oštrem okruženju nego što su bili namijenjeni.
Teorija radijalne difuzije još uvijek vrijedi u nekim geofizičkim uvjetima. Prije ovog otkrića, neki znanstvenici smatrali su da emisije zgloba nisu dovoljno učinkovite da bi mogle objasniti reformaciju vanjskog zračenja. Ono što je Cluster otkrilo jest da su u određenim visoko poremećenim geofizičkim uvjetima dovoljne emisije horova.
Zahvaljujući jedinstvenoj mogućnosti mjerenja u više točaka klastera, karakteristične dimenzije ovih područja izvora zbora su prvi put procijenjene.
Otkriveno je da su tipične dimenzije nekoliko stotina kilometara u pravcu okomitom na Zemljino magnetsko polje i nekoliko tisuća kilometara u smjeru paralelnom s tim.
Međutim, dosad pronađene dimenzije temelje se na studijama slučajeva. „U poremećenim uvjetima magnetosfere, regije izvora zbora tvore duge i uske predmete poput špageta. Pitanje je sada jesu li te vrlo niske okomite ljestvice opće svojstvo mehanizma zbora ili su samo poseban slučaj analiziranih opažanja ", rekao je Ondrej Santolik sa Sveučilišta Charles, Prag, Češka, i glavni autor ovog rezultata.
Zbog naše veće oslanjanja na svemirske tehnologije i komunikacije, razumijevanje kako, pod kojim uvjetima i gdje se stvaraju ti ubojiti elektroni, osobito je važno tijekom razdoblja magnetske oluje.
Izvorni izvor: ESA Portal
