A NASA szél űrszondája átrepül a Föld mágneses farkán, és működés közben rögzíti a ritka eseményeket

A NASA szél űrszondája átrepül a Föld mágneses farkán, és működés közben rögzíti a ritka eseményeket
A NASA szél űrszondája átrepül a Föld mágneses farkán, és működés közben rögzíti a ritka eseményeket
Anonim

Berkeley – A két évvel ezelőtti, a Föld mágneses farkán átrepülő szerencsétlenségnek köszönhetően a NASA Wind űrszondája megfejthetett egy régóta fennálló rejtélyt azzal kapcsolatban, hogy a Nap mágneses tere miként lép kölcsönhatásba a Föld mágneses mezőjével.

A NASA 1994-ben indította útjára a Wind-et, hogy tanulmányozza a napszelet és annak kölcsönhatását a magnetoszférával – a Föld mágneses mezői által árnyékolt űrrégióval. 1999. április 1-jén az űrszonda átrepült a Föld mágnesfarkúján, a Föld árnyékában lévő területen, ahol a magnetoszférát a napszél összenyomja és egy farokszerű szerkezetté feszíti, amely a Föld átmérőjének több mint 100-szorosa.

A Kaliforniai Egyetem (Berkeley) fizikusai alaposan megvizsgálták az aznap szerzett adatokat, mert azt gyanították, hogy a szél véletlenül áthaladt azon a zónán, ahol a Föld és a Nap mágneses erővonalai rövidre zárnak, és újra összekapcsolódnak, és eközben a töltött részecskék sugarait szúrja ki.

Mágneses újracsatlakozásnak nevezett folyamat rendkívül fontos rejtély volt, mert úgy gondolják, hogy az ilyen újracsatlakozás az egész univerzumban megtörténik, ahol a mágneses mezők kölcsönhatásba lépnek. Az újbóli összekapcsolódásról azt gondolják, hogy a Nap légkörében, napkitöréseket generálva, valamint a csillagközi térben történik.

Amikor a Föld és a Nap mágneses mezői kölcsönhatásba lépnek, és újra összekapcsolódnak, a Napból származó részecskék, amelyek a mágneses erővonalak mentén spiráloznak, gyöngyökként képesek rácsúszni a Föld erővonalaira, végül eljutnak a pólusokhoz, és létrehozzák az aurórákat..

"A legtöbb ember azt hiszi, hogy a mágneses újracsatlakozás azért történik, mert a naprészecskék bejutnak a magnetoszféránkba, de hogyan?" – kérdezte Marit Øieroset, az UC Berkeley Űrtudományi Laboratóriumának kutatója."A Wind esetében nagyon szerencsések voltunk. Átment a magnetoszféra varázslatos régióján, ahol a térvonalak ténylegesen újra összekapcsolódnak, és működés közben látta a folyamatot."

Øieroset és munkatársai megerősítették az újrakapcsolási folyamat számos aspektusát, amelyet az elméletalkotók 1946 óta jósoltak, amikor is Ronald G. Giovanelli néhai ausztrál fizikus először javasolta a mágneses újrakapcsolást, hogy megmagyarázza a nap kitöréseinek nevezett robbanásveszélyes eseményeket.

Øieroset (ejtsd: ur your' o set); Robert Lin, a Berkeley Egyetem fizikaprofesszora és az Űrtudományi Laboratórium igazgatója; Tai Phan, az UC Berkeley kutatója; Masaki Fujimoto, a Tokyo Institute of Technology munkatársa; és Ronald P. Lepping, a NASA Goddard Space Flight Center munkatársa megfigyeléseikről és következtetéseikről a Nature július 26-i számában számol be.

A mágneses újracsatlakozás a magnetoszféra külső peremén megy végbe, ahol az ellentétes irányú erővonalak összeütköznek, elszakadnak, és fej-fej hajtű-konfigurációban újra összekapcsolódnak.Ezek a két hajtűkanyar a mágneses térben gumiszalagként pattannak vissza, és plazmarészecskéket repítenek ellentétes irányú sugárban másodpercenként több száz kilométeres sebességgel.

Tavaly Phan és munkatársai arról számoltak be, hogy a magnetoszféra nap felé eső szélein a részecskék sugarait észlelték. A Geotail és az Equator-S nevű műholdak észlelték, és ez volt az első alkalom, hogy ezt a két ellentétes irányú sugárhajtást egyszerre látták.

A Wind-et az ilyen folyamatok tanulmányozására tervezték a Föld orrrázkódása közelében, amely a napról érkező szüntelen szél terhelését veszi át. 1999-ben azonban a NASA úgy döntött, hogy átváltja a pályát a magnetoszféra más régióinak megfigyelésére, és azt tervezte, hogy a Hold segítségével a Wind "szirompályára" lövi a csúzlit, amely fokozatosan megváltoztatja a tájolást, így sok pályán követi a egy virágszirom körvonala a Földdel a közepén.

A csúzli manőver során a szél egyenesen lefelé haladt a Föld mágneses farkának közepén, és szerényen áthaladt a mágneses újracsatlakozás területén, közvetlenül a Hold körüli hurok előtt.Ez körülbelül 60 földsugárnyi távolságra, vagyis 240 000 mérföldre volt a Földtől. Úgy gondolják, hogy ez a mágneses újracsatlakozási terület a mágnesfarokban a legtöbb napszél-részecske bejárata, amelyek a Föld magnetoszférájába kerülnek.

Ez a terület, ahol a mágneses újracsatlakozás megtörténik, amelyet diffúziós tartománynak neveznek, az ellentétes irányú sugarak forrása, és űrhajó még soha nem észlelte. Wind megfigyelései alapján a hold átmérőjének körülbelül a felére terjed ki.

Fontos, hogy a megfigyelések azt mutatták, hogy az érintett folyamatok ütközésmentesek voltak, vagyis a plazmarészecskék, többnyire hidrogénionok és elektronok, úgy mozogtak, mintha egyedül lennének, nem tudtak egymás létezéséről.

Egy ütközésmentes folyamat megmagyarázza, miért történik olyan gyorsan az újracsatlakozás, mint amilyen gyorsan történik. Egészen a közelmúltig a teoretikusok azt feltételezték, hogy az újracsatlakozás során elektromágneses kölcsönhatások lépnek fel a részecskék között – ez egy ütközési folyamat. Egy ilyen folyamat azonban a megfigyeltnél mintegy 10-szer lassabb újracsatlakozást jósol.Az ütközésmentes folyamat gyorsabb újracsatlakozáshoz vezet. Két mágneses erővonal nem tud keresztezni és újra összekapcsolódni, amíg az ionok és elektronok le nem válnak a térvonalakról. Egy ütközési folyamat során az ionok és az elektronok egyidejűleg leválnak vagy diffundálnak.

Ütközésmentes folyamatban először a pozitív és a nagyobb ionok diffundálnak el, míg a kisebb elektronok tovább viszik egymás felé a mágneses erővonalakat egészen az utolsó pillanatig, amikor is az elektronok leválnak a térvonalakról, lehetővé téve az újracsatlakozást. A legújabb elméletek szerint az elektrondinamika gyorsabb újracsatlakozáshoz vezet.

"Általában a plazmában a töltések mozognak, és elektromágnesesen hatnak egymásra, tehát az egész folyadékként működik" - mondta Lin. "De a normál folyadékelmélet segítségével nem tudta megmagyarázni a visszakapcsolást olyan ütemben, ahogyan azt a napkitörésekben vagy a saját magnetoszféránkban látjuk. Ezek az új megfigyelések azt igazolják, hogy az újracsatlakozási folyamat, legalábbis ebben az esetben, ütközésmentes volt, és hogy a plazma nem úgy működik, mint egy normál folyadék.

"Nagyon valószínű, hogy ez a fajta folyamat szerepet játszik mindenhol, ahol mágneses mezők fordulnak elő a plazmákban az univerzumban, és a mágneses újrakapcsolásnak nagyobb szerepe lehet az univerzumban, mint azt az emberek gondolják" - mondta Lin.

Lin vezette azt a csoportot, amely a Wind 3-D Plasma and Energetic Particle Experiment-jét megépítette, és amely megszerezte a jelenlegi elemzéshez szükséges adatokat. Emellett a High Energy Solar Spectroscopic Imager (HESSI) műhold vezető kutatója, amelyet a tervek szerint még ebben az évben felbocsátnak, hogy tanulmányozza a napkitörések részleteit és az azokat generáló feltételezett mágneses újracsatlakozási eseményeket.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei