Mākslinieka ilustrācija ar kosmosa kuģi ESA Cluster peld virs Zemes. Attēla kredīts: ESA, lai palielinātu
EKA misija “Cluster” ir atklājusi jaunu “killera elektronu” radīšanas mehānismu - ļoti enerģētiskus elektronus, kas ir atbildīgi par satelītu bojāšanu un nopietnu apdraudējumu astronautiem.
Pēdējo piecu gadu laikā vairāku kosmosa kuģu “Cluster” misijas atklājumu sērija ir ievērojami uzlabojusi mūsu zināšanas par to, kā, kur un kādos apstākļos šie slepkavas elektroni tiek radīti Zemes magnetosfērā.
Agrīnie satelītu mērījumi 1950. gados atklāja, ka ap Zemi pastāv divi pastāvīgi enerģētisko daļiņu gredzeni.
Parasti tās sauc par “Van Allena radiācijas jostām”, tās ir piepildītas ar daļiņām, kuras ieslodzījis Zemes magnētiskais lauks. Novērojumi parādīja, ka iekšējā josta satur diezgan stabilu protonu populāciju, savukārt ārējā josta galvenokārt sastāv no elektroniem mainīgā daudzumā.
Dažus ārējās jostas elektronus var paātrināt līdz ļoti lielām enerģijām, un tieši šie “slepkavas elektroni” var iekļūt biezā vairogā un sabojāt jutīgo satelīta elektroniku. Šī intensīvās radiācijas vide apdraud arī astronautus.
Ilgu laiku zinātnieki ir mēģinājuši izskaidrot, kāpēc uzlādēto daļiņu skaits siksnu iekšienē ir tik atšķirīgs. Mūsu lielākais sasniegums notika, kad divas retas kosmosa vētras notika gandrīz pretēji 2003. gada oktobrī un novembrī.
Vētras laikā daļa no Van Allena radiācijas jostas tika iztukšota no elektroniem un pēc tam tika reformēti daudz tuvāk Zemei reģionā, kuru parasti uzskatīja par samērā drošu satelītiem.
Kad starojuma jostas tika pārveidotas, tās nepalielinājās saskaņā ar ilgstošu daļiņu paātrinājuma teoriju, ko sauca par “radiālo difūziju”. Radiālās difūzijas teorija uzskata, ka Zemes magnētiskā lauka līnijas ir kā elastīgās joslas.
Ja joslas ir noplūktas, tās vicinās. Ja tās viļņojas ar tādu pašu ātrumu kā daļiņas, kas dreifē ap Zemi, tad daļiņas var virzīties pa magnētisko lauku un paātrināties. Šo procesu veicina Saules aktivitāte.
Tā vietā Eiropas un Amerikas zinātnieku grupa, kuru vadīja doktors Ričards Horne no Lielbritānijas Antarktikas pētījuma Oksfordā, Lielbritānijā, izmantoja datus no klastera un zemes uztvērējiem Antarktīdā, lai parādītu, ka ļoti zemas frekvences viļņi var izraisīt daļiņu paātrinājumu un pastiprināt jostas.
Šie viļņi, ko sauc par “kori”, ir dabiski elektromagnētiski izstarojumi audio frekvenču diapazonā. Tie sastāv no diskrētiem elementiem, kas ir īslaicīgi (mazāk par vienu sekundi) un kas izklausās kā putnu koris, kas dzied saullēktā. Šie viļņi ir vieni no visintensīvākajiem ārējā magnetosfērā.
“Slepkavojošo elektronu” skaits magnētiskās vētras maksimuma laikā un nākamajās dienās var palielināties par tūkstoškārtīgu. Intensīva saules aktivitāte var arī nospiest ārējo jostu daudz tuvāk Zemei, tāpēc zemākā augstuma pavadoņus pakļaujot daudz skarbākai videi, nekā tie bija paredzēti.
Radiālās difūzijas teorija joprojām ir spēkā dažos ģeofiziskos apstākļos. Pirms šī atklājuma daži zinātnieki uzskatīja, ka koru emisijas nav pietiekami efektīvas, lai ņemtu vērā ārējās radiācijas jostas pārveidi. Klasteris ir atklājis, ka noteiktos īpaši traucētos ģeofiziskos apstākļos koru emisijas ir pietiekamas.
Pateicoties unikālajai klasteru daudzpunktu mērīšanas iespējām, šo kora avotu reģionu raksturīgie izmēri ir novērtēti pirmo reizi.
Tika konstatēts, ka tipiski izmēri ir daži simti kilometru virzienā perpendikulāri Zemes magnētiskajam laukam un daži tūkstoši kilometru virzienā paralēli tam.
Tomēr līdz šim atrastie izmēri ir balstīti uz gadījumu izpēti. Traucētu magnetosfēras apstākļos kora avota reģioni veido garus un šaurus spageti līdzīgus objektus. Tagad jautājums ir par to, vai šie ļoti zemie perpendikulārie mērogi ir kora mehānisma vispārīgs īpašums vai tikai analizētu novērojumu īpašs gadījums, ”sacīja Ondrejs Santoliks no Kārļa universitātes, Prāgas, Čehijas Republika, un šī rezultāta galvenais autors.
Tā kā mēs arvien vairāk paļaujamies uz kosmosā bāzētām tehnoloģijām un sakariem, liela nozīme ir izpratnei par to, kā, kādos apstākļos un kur šie killera elektroni tiek veidoti, īpaši magnētiskās vētras periodos.
Oriģinālais avots: ESA portāls
