Menininko iliustracija apie ESA kosminį laivą „Cluster“, sklandantį virš Žemės. Vaizdo kreditas: ESA Padidinti
EKA misija „Cluster“ atskleidė naują „žudančių elektronų“ sukūrimo mechanizmą - labai energingus elektronus, kurie yra atsakingi už palydovų pažeidimus ir kelia rimtą pavojų astronautams.
Per pastaruosius penkerius metus daugybės erdvėlaivių „Cluster“ misijos atradimų serija žymiai pagerino mūsų žinias apie tai, kaip, kur ir kokiomis sąlygomis šie žudymo elektronai sukuriami Žemės magnetosferoje.
Ankstyvieji palydovų matavimai šeštajame dešimtmetyje parodė, kad aplink Žemę yra du nuolatiniai energetinių dalelių žiedai.
Paprastai vadinami „Van Allen“ radiacijos diržais, jie užpildomi dalelėmis, įstrigusiomis Žemės magnetinio lauko. Stebėjimai parodė, kad vidiniame dirže yra gana stabili protonų populiacija, o išorinį diržą daugiausia sudaro kintamesnio dydžio elektronai.
Kai kuriuos išorinius diržo elektronus galima pagreitinti iki labai didelių energijų, ir būtent šie „žudymo elektronai“ gali prasiskverbti pro storą ekraną ir sugadinti jautrią palydovo elektroniką. Ši intensyvi radiacijos aplinka taip pat kelia grėsmę astronautams.
Ilgą laiką mokslininkai bandė paaiškinti, kodėl diržų viduje įkrautų dalelių skaičius skiriasi. Didžiausias mūsų lūžis įvyko tada, kai 2003 m. Spalio ir lapkričio mėn. Beveik visos kartu įvyko dvi retos kosminės audros.
Audrų metu dalis Van Allen radiacijos juostos buvo nusausinta elektronų, o po to reformuota daug arčiau Žemės regione, kuris paprastai laikomas palydovų santykinai saugiu.
Kai radiacijos diržai buvo pertvarkyti, jie nepadidėjo pagal ilgai laikomą dalelių pagreičio teoriją, vadinamą „radialine difuzija“. Radialinės difuzijos teorija laiko, kad Žemės magnetinio lauko linijos yra tarsi elastinės juostos.
Jei juostos yra suplotos, jos banguoja. Jei jie banguoja tokiu pat greičiu, kaip dalelės dreifuoja aplink Žemę, tada dalelės gali būti perkeltos per magnetinį lauką ir pagreitintos. Šį procesą lemia saulės aktyvumas.
Vietoj to, Europos ir Amerikos mokslininkų komanda, vadovaujama daktaro Ričardo Horne'o iš Britanijos Antarktidos tyrimo, Oksforde, JK, panaudojo duomenis iš klasterio ir žemės imtuvų Antarktidoje, kad parodytų, jog labai žemo dažnio bangos gali sukelti dalelių pagreitį ir sustiprinti diržus.
Šios bangos, vadinamos „choru“, yra natūralūs elektromagnetiniai spinduliavimai garso dažnio diapazone. Juos sudaro trumpalaikiai (mažiau nei viena sekundė) atskiri elementai, kurie skamba kaip saulėtekio metu giedantys paukščių chorai. Šios bangos yra vienos iš intensyviausių išorinėje magnetosferoje.
Magnetinės audros piko metu ir kitomis dienomis 'žudančių elektronų' skaičius gali padidėti tūkstančiu. Intensyvus saulės aktyvumas išorinį diržą taip pat gali nustumti arčiau žemės, todėl palydovus žemesniame aukštyje gali paveikti daug atšiauresnė aplinka, nei jie buvo sukurti.
Radialinės difuzijos teorija vis dar galioja kai kuriomis geofizikinėmis sąlygomis. Prieš šį atradimą kai kurie mokslininkai manė, kad choro išmetimas nėra pakankamai efektyvus, kad būtų galima atsižvelgti į išorinės radiacijos juostos pertvarkymą. Klasteris atskleidė, kad tam tikromis labai sutrikusiomis geofizikinėmis sąlygomis pakanka choro išmetimo.
Dėl unikalių „Cluster“ daugiataškių matavimų galimybių, pirmą kartą buvo įvertinti būdingi šių chorų šaltinių regionų matmenys.
Nustatyta, kad tipiški matmenys yra keli šimtai kilometrų statmena Žemės magnetiniam laukui kryptimi ir keli tūkstančiai kilometrų lygiagrečia šia kryptimi.
Tačiau iki šiol rasti matmenys yra pagrįsti atvejų tyrimais. Pažeistos magnetosferos sąlygomis choro šaltinio regionai sudaro ilgus ir siaurus į spagečius panašius objektus. Dabar kyla klausimas, ar tos labai žemos statmenos skalės yra bendroji choro mechanizmo savybė, ar tai tik ypatingas analizuotų stebėjimų atvejis “, - teigė Ondrej Santolik iš Karlo universiteto (Praha), Čekija ir pagrindinis šio rezultato autorius.
Kadangi mes vis labiau pasitikime kosminėmis technologijomis ir ryšiais, labai svarbu suprasti, kaip, kokiomis sąlygomis ir kur šie žudymo elektronai yra sukuriami, ypač magnetinės audros metu.
Originalus šaltinis: ESA portalas
