Кредит за изображение: НАСА
Нови изследвания показват, че електроните могат да сърфират върху магнитни вълни, задвижвани от слънчевия вятър, и да се ускорят до степен, която може да причини сериозни щети на космически кораби в орбита на Земята. Процесът е резултат от взаимодействието между магнитното поле на Земята и колебанията в плътността на слънчевия вятър. Тъй като плътността на слънчевия вятър се променя, това причинява вълни в магнитното поле да се пулсират обратно към Земята. Електроните могат да бъдат уловени в тези пулсации и да сърфират обратно към Земята толкова бързо, че могат да повредят деликатната електроника в космоса.
„Убийствените“ електрони, способни да предизвикат хаос на орбитален космически кораб, могат да „сърфират“ магнитни вълни, задвижвани от слънчевия вятър, според екип от космически учени.
Екипът от Бостънския университет и Националното управление на океаните и атмосферата (NOAA) комбинира наблюдения от космически кораби НАСА и NOAA, за да идентифицира феномен, който обяснява как слънчевият вятър прави вълни в магнитното поле на Земята (магнитосфера). Обикновените електрони, които обикалят около Земята в радиационните пояси на Ван Алън, могат да се насочат към вълните, ускорявайки се до скоростта на светлината, с енергии 300-500 пъти по-големи от електроните в телевизионния екран.
Слънчевият вятър е поток от електрически заредени частици, издухани постоянно от Слънцето. Магнитосферата е кухина, образувана, когато слънчевият вятър срещне магнитното поле на Земята. Когато плътността на слънчевия вятър е висока и се изправи срещу магнитосферата, магнитосферата се компресира. Когато плътността на вятъра е ниска, магнитосферата се разширява. Изследователите открили, че слънчевият вятър съдържа периодични структури с висока и ниска плътност, задвижващи периодично „дишащо” действие на магнитосферата и глобалното поколение магнитни вълни.
Известно е, че ако честотата на тези вълни съвпада с честотата на електроните, които се движат в пояса на Ван Алън, електроните могат да бъдат ускорени, значително увеличаване на техните енергии. Процесът е подобен на бугибордист, хващащ вълна. Някои електрони „карат вълната“ и печелят толкова много енергия, че след това могат да повредят скъпи космически кораби.
„Ако можем да потвърдим това като важен механизъм за създаване на вълните, които ускоряват„ убийствените “електрони, тогава учените, използващи данни от спътници като Вятър, биха могли да разработят предварително предупреждение за операторите на космически кораби, че техният космически кораб може да бъде застрашен от прекомерно и вредно излъчване, - каза д-р Барбара Джайлс, учен по проекта за космическия кораб на полярните сили в Центъра за космически полети на Годард в НАСА, Greenbelt, Md.
Когато електроните станат тези енергийни, те могат да проникнат във вътрешността на космическите кораби. Веднъж влезли в електронни части, те натрупват статично електричество, което може да късо съедини критичната част или да постави космическия кораб в лош режим на работа.
„Новото и вълнуващо в това изследване е, че хората винаги са търсили механизми, вътрешни за магнитосферата за генериране на тези вълни“, казва д-р Лари Кепко, научен сътрудник в Бостънския университет и водещ автор на две доклади за това изследване, един публикуван в списанието за геофизични изследвания през юни 2003 г. и другото в Geophysical Research Letters през 2002 г. „Но тук открихме външен механизъм - самият слънчев вятър.“
Полярните и вятърните спътници на НАСА, заедно с геостационарния оперативен екологичен спътник на NOAA (GOES), предоставиха ключовите наблюдения, водещи екипа до това заключение. Polar потвърди, че вълните не са локални, а глобални. Вятърният сателит беше основният източник за идентифициране на плътните структури в слънчевия вятър, които задвижват магнитосферата. GOES предостави данни за магнитосферата на Земята, когато тя се увеличава и намалява по размер.
„Вече знаехме, че слънчевият вятър има структури на плътност и че магнитните вълни могат да ускорят електроните“, казва д-р Харлан Спенс, доцент по астрономия в Бостънския университет и съавтор на двата доклада за това изследване. „Това, което не знаехме, е, че структурите на слънчевия вятър могат да бъдат периодични и да задвижват магнитни вълни. Тези нови наблюдения могат да осигурят липсваща връзка между двете. "
Крайният източник на тези новооткрити слънчеви ветрови структури все още е загадка, но екипът спекулира, че Слънцето може да играе пряка роля. „Колебанията на плътността на слънчевия вятър са частично контролирани от модела на магнитно повторно свързване, усукване и щракане на линии на магнитното поле на повърхността на Слънцето“, казва д-р Кепко. „Повторното свързване, извършвано по систематичен, периодичен начин, може да доведе до наблюдаваните структури на периодична плътност в слънчевия вятър. Има някои доказателства, че това може да се случи, но са необходими допълнителни изследвания, за да се установи окончателна връзка. "
Радиационните пояси на Van Allen са открити през 1958 г. от д-р Джеймс Ван Алън и неговия екип в Университета на Айова с Explorers 1 и 3, първите спътници, успешно изстреляни от САЩ. Те са колани от електрически заредени частици, хванати от магнитното поле на Земята. Тъй като частиците са електрически заредени (най-вече протони и електрони), те чувстват магнитни сили и са ограничени да спирала около невидими линии с магнитна сила, които съдържат магнитното поле на Земята. Всъщност има два пояса с форма на понички в системата на Van Allen, един от друг в земята със Земята в „дупката“ на вътрешния пояс. Вътрешният пояс, съставен от високоскоростни протони, е разположен на височина между 430 и 7500 мили (около 700 до 12 000 км) над Земята. Външният пояс е изграден от високоскоростни електрони и се появява на височина между 15 500 и 25 000 мили (около 25 000 до 40 000 км) над Земята. Операторите на космически кораби се опитват да избегнат орбитите в тези региони, но понякога тези височини са най-подходящи за определена мисия или космическият апарат трябва да премине през пояса по време на част от неговата орбита или да избяга изцяло от Земята.
Сателитите за полярни и вятърни източници на НАСА, известни заедно като „Глобална научна програма за геопространство“, са посветени на това да помогне на учените да разберат как частиците и енергията от Слънцето преминават през космическата среда на Земята и взаимодействат с тях.
NOAA е посветен на събирането на данни за океаните, атмосферата, космоса и Слънцето. Сателитната му система GOES е основният елемент за наблюдение и прогнозиране на времето в САЩ. Д-р Хауърд Сингър от NOAA е трети съавтор на документа от 2002 г. за това изследване.
Оригинален източник: NASA News Release
