Umelecká ilustrácia klastrovej kozmickej lode ESA, ktorá sa vznáša nad Zemou. Obrazový kredit: ESA Kliknite pre zväčšenie
Misia ESA Cluster odhalila nový mechanizmus vytvárania „zabíjacích elektrónov“ - vysoko energetických elektrónov, ktoré sú zodpovedné za poškodenie satelitov a predstavujú vážne riziko pre astronautov.
Za posledných päť rokov séria objavov klastrovej misie s viacerými kozmickými loďami významne zlepšila naše znalosti o tom, ako, kde a za akých podmienok sa tieto zabíjajúce elektróny vytvárajú v zemskej magnetosfére.
Počiatočné satelitné merania v 50. rokoch 20. storočia odhalili existenciu dvoch stálych krúžkov energetických častíc okolo Zeme.
Zvyčajne sa nazývajú „Van Allenove radiačné pásy“, sú plné častíc zachytených magnetickým poľom Zeme. Pozorovania ukázali, že vnútorný pás obsahuje pomerne stabilnú populáciu protónov, zatiaľ čo vonkajší pás sa skladá prevažne z elektrónov v premenlivejšom množstve.
Niektoré z vonkajších pásových elektrónov je možné urýchliť na veľmi vysoké energie a práve tieto „zabijacie elektróny“ môžu preniknúť cez silné tienenie a poškodiť citlivú satelitnú elektroniku. Toto intenzívne žiarenie je tiež hrozbou pre astronautov.
Vedci sa už dlho snažia vysvetliť, prečo sa počet nabitých častíc v pásoch veľmi líši. Náš hlavný prielom nastal, keď sa v októbri a novembri 2003 vyskytli dve zriedkavé vesmírne búrky.
Počas búrok bola časť Van Allenovho radiačného pásu zbavená elektrónov a potom sa reformovala oveľa bližšie k Zemi v oblasti, ktorá sa zvyčajne považuje za relatívne bezpečnú pre satelity.
Keď sa radiačné pásy reformovali, nezvyšovali sa podľa dlhodobo trvajúcej teórie zrýchlenia častíc nazývanej „radiálna difúzia“. Teória radiálnej difúzie zaobchádza s magnetickými poľami Zeme ako s elastickými pásmi.
Ak sú pruhy trhané, kolísajú. Ak sa kolísajú rovnakou rýchlosťou ako častice, ktoré sa pohybujú po Zemi, môžu sa častice pohybovať cez magnetické pole a zrýchľovať. Tento proces je poháňaný slnečnou aktivitou.
Namiesto toho tím európskych a amerických vedcov vedený Dr. Richardom Hornomom z britského antarktického prieskumu v Oxforde vo Veľkej Británii použil údaje z klastrových a pozemných prijímačov v Antarktíde, aby ukázal, že vlny s veľmi nízkou frekvenciou môžu spôsobiť zrýchlenie častíc a zintenzívniť pásy.
Tieto vlny, pomenované „chorus“, sú prirodzené elektromagnetické emisie v audiofrekvenčnom rozsahu. Pozostávajú z krátkych diskrétnych prvkov (kratších ako jedna sekunda), ktoré znejú ako chór vtákov spievajúcich pri východe slnka. Tieto vlny patria medzi najintenzívnejšie vo vonkajšej magnetosfére.
Počet „elektrónov zabijakov“ sa môže zvýšiť o tisícnásobok na vrchole magnetickej búrky a v nasledujúcich dňoch. Intenzívna slnečná aktivita môže tiež posúvať vonkajší pás oveľa bližšie k Zemi, a preto vystavuje satelity v nižších nadmorských výškach oveľa tvrdšiemu prostrediu, než na ktoré boli navrhnuté.
Teória radiálnej difúzie je stále platná v niektorých geofyzikálnych podmienkach. Pred týmto objavom sa niektorí vedci domnievali, že emisie zborov neboli dostatočne účinné na to, aby zodpovedali za reformáciu vonkajšieho radiačného pásu. Cluster odhalil, že za určitých vysoko narušených geofyzikálnych podmienok postačujú emisie zborov.
Vďaka jedinečnej schopnosti viacbodového merania klastra sa charakteristické rozmery týchto oblastí zdroja chór prvýkrát odhadli.
Zistilo sa, že typické rozmery sú niekoľko sto kilometrov v smere kolmom na zemské magnetické pole a niekoľko tisíc kilometrov v smere súbežnom s týmto.
Doteraz zistené rozmery sú však založené na prípadových štúdiách. „V narušených magnetosférických podmienkach tvoria oblasti zdroja refrénu dlhé a úzke špagety podobné objekty. Teraz je otázkou, či tieto veľmi malé kolmé stupnice sú všeobecnou vlastnosťou refrénového mechanizmu, alebo len zvláštnym prípadom analyzovaných pozorovaní, “uviedol Ondrej Santolik z Karlovej univerzity v Prahe v Českej republike a hlavný autor tohto výsledku.
Vzhľadom na naše zvýšené spoliehanie sa na vesmírne technológie a komunikáciu je veľmi dôležité pochopenie toho, ako, za akých podmienok a kde sa tieto zabíjajúce elektróny vytvárajú, najmä počas období magnetických búrok.
Pôvodný zdroj: ESA Portal
