Илюстрация на художника на космическия кораб на ESA, плаващ над Земята. Кредит за изображение: ESA Кликнете за увеличение
Мисията на клъстера на ESA разкри нов механизъм за създаване на „убийствени електрони“ - високоенергични електрони, които са отговорни за увреждане на спътници и представляват сериозна опасност за астронавтите.
През последните пет години поредица от открития от мисията на космически кораби на много космически кораби значително подобриха нашите познания за това как, къде и при какви условия се създават тези убийствени електрони в магнитосферата на Земята.
Ранните сателитни измервания през 50-те години на миналия век разкриха съществуването на два постоянни пръстена от енергийни частици около Земята.
Обикновено наричани „Ван Алън радиационни пояси“, те са пълни с частици, хванати от магнитното поле на Земята. Наблюденията показаха, че вътрешният пояс съдържа доста стабилна популация от протони, докато външният пояс се състои главно от електрони в по-променливо количество.
Някои от електроните на външния колан могат да бъдат ускорени до много високи енергии и именно тези „убийствени електрони“ могат да проникнат в дебела екранировка и да повредят чувствителната сателитна електроника. Тази интензивна радиационна среда също представлява заплаха за астронавтите.
Дълго време учените се опитват да обяснят защо броят на заредените частици вътре в коланите варира толкова много. Основният ни пробив дойде, когато две редки космически бури се случиха почти отзад през октомври и ноември 2003 г.
По време на бурите част от радиационния пояс на Ван Алън беше източен от електрони и след това се реформира много по-близо до Земята в регион, който обикновено се смята за сравнително безопасен за спътници.
Когато радиационните пояси се реформират, те не се увеличават според дълго поддържаната теория за ускорение на частиците, наречена „радиална дифузия“. Теорията на радиалната дифузия разглежда линиите на магнитното поле на Земята като еластични ленти.
Ако лентите са скубани, те се клатят. Ако те се колебаят със същата скорост като частиците, които се носят около Земята, частиците могат да се движат през магнитното поле и да се ускоряват. Този процес се ръководи от слънчевата активност.
Вместо това екип от европейски и американски учени, ръководен от д-р Ричард Хорн от Британското проучване на Антарктиката, Оксфорд, Обединеното кралство, използва данни от клъстер и наземни приемници в Антарктида, за да покаже, че вълните с много ниска честота могат да причинят ускорение на частиците и да засилят поясите.
Тези вълни, наречени „хор“, са естествени електромагнитни излъчвания в аудиочестотния диапазон. Те се състоят от дискретни елементи с кратка продължителност (по-малко от една секунда), които звучат като припев на птици, пеещи при изгрев слънце. Тези вълни са сред най-интензивните във външната магнитосфера.
Броят на „убиещите електрони“ може да се увеличи с коефициент хиляда в пика на магнитна буря и в следващите дни. Интензивната слънчева активност може също да избута външния пояс много по-близо до Земята, поради което сателитите на по-ниска надморска височина са подложени на много по-сурова среда, отколкото са били проектирани.
Теорията на радиалната дифузия все още е валидна в някои геофизични условия. Преди това откритие някои учени смятали, че емисиите на припев не са достатъчно ефективни, за да отчитат реформацията на външния радиационен пояс. Това, което Клъстер разкри, е, че при определени силно нарушени геофизични условия емисиите на припев са достатъчни.
Благодарение на уникалната способност за многоточково измерване на клъстера, характеристичните размери на тези области на хор източник са оценени за първи път.
Установено е, че типичните размери са няколкостотин километра в посока, перпендикулярна на магнитното поле на Земята, и няколко хиляди километра в посока, успоредна на тази.
Намерените досега измерения обаче се основават на казуси. „При нарушени магнитосферни условия зоните на хор-източник образуват дълги и тесни обекти, подобни на спагети. Въпросът сега е дали тези много ниски перпендикулярни скали са общо свойство на хорния механизъм или просто специален случай на анализираните наблюдения “, каза Ондрей Сантолик от Карловския университет, Прага, Чехия и основен автор на този резултат.
Поради нашата по-голяма зависимост от космическите технологии и комуникации, разбирането за това, при какви условия и къде се създават тези убийствени електрони, особено по време на периоди на магнитна буря, е от голямо значение.
Оригинален източник: ESA Portal
