Zemes magnetosfēras dažādu reģionu skice. Noklikšķiniet, lai palielinātu
ESA Cluster kosmosa kuģis atradās pareizajā vietā pareizajā laikā, kad tie lidoja cauri Zemes magnētiskā lauka reģionam, kas elektronus paātrina līdz aptuveni 1 / 100. no gaismas ātruma. Reģionu sauc par elektronu difūzijas reģionu; tikai dažu kilometru bieza robeža starp Zemes magnētisko lauku un Sauli. Stundas laikā kosmosa kuģis tika iegrimis elektronu difūzijas apgabalā, jo saules vējš izraisīja šī slāņa pārvietošanos uz priekšu un atpakaļ.
ESA klastera satelīti ir lidojuši cauri Zemes magnētiskā lauka reģioniem, kas elektronus paātrina līdz gaismas simtdaļai. Novērojumi iepazīstina klasteru zinātniekus ar pirmo šo notikumu atklāšanu un sniedz viņiem ieskatu universālā procesa, kas pazīstams kā magnētiskā atkārtota savienošana, detaļās.
2005. gada 25. janvārī četri kosmosa kuģi Cluster atradās pareizajā laikā pareizajā vietā: kosmosa reģionā, kas pazīstams kā elektronu difūzijas reģions. Tā ir tikai dažu kilometru bieza robeža, kas atrodas aptuveni 60 000 kilometru augstumā virs Zemes virsmas. Tas apzīmē robežu starp Zemes un Saules magnētisko lauku. Saules magnētisko lauku uz Zemi nes elektriski lādētu daļiņu vējš, kas pazīstams kā Saules vējš.
Elektronu difūzijas reģions ir kā elektriskais slēdzis. Kad tas tiek pagriezts, tas izmanto enerģiju, kas uzkrājas Saules un Zemes magnētiskajos laukos, lai sildītu elektriski lādētas daļiņas tās tuvumā ar lielu ātrumu. Tādā veidā tas sāk procesu, kura rezultātā var izveidoties aurora uz Zemes, kur ātri kustīgas lādētas daļiņas saduras ar atmosfēras atomiem un liek tām mirdzēt.
Elektronu difūzijas reģioniem ir arī draudīgāka puse. Paātrinātās daļiņas var sabojāt satelītus, saduroties ar tiem un izraisot elektrisko lādiņu uzkrāšanos. Šie īssavienojumi un iznīcina jutīgu aprīkojumu.
Deviņpadsmit reizes vienā stundā Klasteru kvartets nonāca elektru difūzijas apgabalā. Tas notika tāpēc, ka saules vējš norobežoja robežslāni, izraisot tā kustību uz priekšu un atpakaļ. Katra elektronu difūzijas apgabala šķērsošana ilga tikai 10-20 milisekundes katram kosmosa kuģim, un tomēr unikāls instruments, kas pazīstams kā elektronu dreifēšanas instruments (EDI), bija pietiekami ātrs, lai izmērītu paātrinātos elektronus.
Novērojums ir svarīgs, jo tas nodrošina vispilnīgākos elektronu difūzijas apgabala mērījumus. “Pat labākie datori pasaulē nevar simulēt elektronu difūzijas reģionus; viņiem vienkārši nav skaitļošanas jaudas, lai to izdarītu, ”saka Forress Mozer no Kalifornijas universitātes Bērklijā, kurš vadīja klastera datus.
Dati sniegs nenovērtējamu ieskatu magnētiskās atkārtotas savienošanas procesā. Šī parādība notiek visā Visumā daudzos dažādos mērogos, visur, kur ir sapinušies magnētiskie lauki. Šajās sarežģītajās situācijās magnētiskie lauki laiku pa laikam sabrūk stabilākās konfigurācijās. Tas ir atkārtots savienojums un atbrīvo enerģiju caur elektronu difūzijas reģioniem. Uz Saules magnētiskā atkārtota savienošana virza Saules signālraķetes, kas ik pa laikam izdala milzīgu enerģijas daudzumu virs saules punktiem.
Šim darbam var būt arī liela nozīme enerģijas vajadzību risināšanā uz Zemes. Kodolfizikāņi, kas mēģina uzbūvēt kodolsintēzes ģeneratorus, mēģina radīt stabilus magnētiskos laukus savos reaktoros, bet viņus nomoka atkārtota savienojuma notikumi, kas sagrauj viņu konfigurācijas. Ja saprašanas procesu var saprast, iespējams, kļūs saprotami veidi, kā to novērst kodolreaktoros.
Tomēr tas joprojām ir nākotnē. "Mums ir jādara daudz vairāk zinātnes, pirms mēs pilnībā saprotam atkārtotu savienojumu," saka Mozers, kura mērķis tagad ir saprast, kuri saules vēja apstākļi izraisa atkārtota savienojuma notikumus un ar tiem saistītos elektronu difūzijas reģionus, kurus redz Klasters.
Oriģinālais avots: ESA portāls
