Įvairių Žemės magnetosferos sričių eskizas. Spustelėkite norėdami padidinti
EKA „Cluster“ erdvėlaiviai buvo tinkamoje vietoje tinkamu laiku, kai skrido pro Žemės magnetinio lauko regioną, kuris elektronus įsibėgėja iki maždaug 1/100 šviesos greičio. Ši sritis vadinama elektronų difuzijos sritimi; vos kelių kilometrų storio riba tarp Žemės magnetinio lauko ir Saulės. Per valandą erdvėlaivis buvo įmerktas į elektronų difuzijos sritį, nes saulės vėjas lėmė šio sluoksnio judėjimą pirmyn ir atgal.
ESA klasterio palydovai skriejo per Žemės magnetinio lauko sritis, kurios elektronus įsibėgėja iki maždaug šimtosios šviesos greičio. Stebėjimai pristato „Cluster“ mokslininkams pirmą kartą aptiktus šiuos įvykius ir suteikia jiems galimybę susipažinti su visuotinio proceso, vadinamo magnetiniu atsijungimu, detalėmis.
2005 m. Sausio 25 d. Keturi erdvėlaiviai „Cluster“ atsidūrė tinkamu laiku ir tinkamoje vietoje: kosmoso srityje, vadinamoje elektronų difuzijos sritimi. Tai yra vos kelių kilometrų storio riba, esanti maždaug 60 000 kilometrų aukštyje virš Žemės paviršiaus. Tai žymi ribą tarp Žemės ir Saulės magnetinio lauko. Saulės magnetinį lauką į Žemę neša elektra įkrautų dalelių vėjas, žinomas kaip saulės vėjas.
Elektronų difuzijos sritis yra tarsi elektrinis jungiklis. Apversdamas jis naudoja energiją, saugomą Saulės ir Žemės magnetiniuose laukuose, kad šildytų šalia esančias elektriškai įkrautas daleles dideliu greičiu. Tokiu būdu jis inicijuoja procesą, kurio metu Žemėje gali atsirasti aurora, kur greitai judančios įkrovos dalelės susiduria su atmosferos atomais ir priverčia jas švytėti.
Taip pat elektronų difuzijos regionai yra pavojingesni. Pagreitintos dalelės gali sugadinti palydovus, susidūrusios su jais ir sukeldamos elektros krūvius. Šie trumpi jungimai ir sunaikina jautrią įrangą.
Devyniolika kartų per vieną valandą klasterių kvartetas atsidūrė elektronų difuzijos srityje. Taip buvo todėl, kad saulės vėjas bufetuoja ribinį sluoksnį, todėl jis galėjo judėti pirmyn ir atgal. Kiekvienas elektronų difuzijos srities kirtimas truko vos 10–20 milisekundžių kiekvienam erdvėlaiviui, tačiau unikalus instrumentas, žinomas kaip elektronų dreifo priemonė (EDI), buvo pakankamai greitas, kad būtų galima išmatuoti pagreitintus elektronus.
Stebėjimas yra svarbus, nes jis suteikia išsamiausius elektronų difuzijos srities matavimus. „Netgi geriausi pasaulio kompiuteriai negali imituoti elektronų difuzijos sritis; jie tiesiog neturi skaičiavimo galios tai padaryti “, - sako Forrestas Mozeras iš Kalifornijos universiteto, Berklio, kuris vadovavo klasterio duomenims.
Duomenys suteiks neįkainojamų įžvalgų apie magnetinio sujungimo procesą. Šis reiškinys vyksta visoje Visatoje įvairiais masteliais, visur, kur yra susivėlę magnetiniai laukai. Šiose sudėtingose situacijose magnetiniai laukai retkarčiais suyra į stabilesnes konfigūracijas. Tai yra pakartotinis ryšys ir išskiria energiją per elektronų difuzijos sritis. Saulėje magnetinis ryšys išstumia saulės spindulius, kurie virš saulės spindulių kartais išskiria didžiulį energijos kiekį.
Šis darbas taip pat gali būti svarbus sprendžiant energijos poreikius Žemėje. Branduolio fizikai, bandantys statyti branduolių sintezės generatorius, bando sukurti stabilius magnetinius laukus savo reaktoriuose, tačiau juos vargina pakartotinės jungties įvykiai, kurie sugadina jų konfigūraciją. Jei bus galima suprasti pakartotinio prisijungimo procesą, galbūt paaiškės būdai, kaip užkirsti kelią branduoliniams reaktoriams.
Tačiau tai vis dar slypi ateityje. „Turime padaryti daug daugiau mokslo, kad galėtume suprasti, koks yra pakartotinis prisijungimas“, - sako Mozeris, kurio tikslas dabar yra suprasti, kurios saulės vėjo sąlygos sukelia pakartotinio prisijungimo įvykius ir su jais susijusias elektronų difuzijos sritis, kurias mato Klasteris.
Originalus šaltinis: ESA portalas
