Кредит зображення: NASA
Нові дослідження показують, що електрони можуть сісти на магнітні хвилі, що рухаються сонячним вітром, і прискорити їх до тієї міри, що вони можуть завдати серйозної шкоди космічним кораблям, що обертаються навколо Землі. Цей процес є результатом взаємодії між магнітним полем Землі та коливаннями щільності сонячного вітру. У міру зміни щільності сонячного вітру це призводить до того, що хвилі в магнітному полі пульсують назад до Землі. Електрони можуть потрапляти в ці пульсації та повертатись до Землі так швидко, що вони можуть пошкодити делікатну електроніку в космосі.
За даними команди космічних вчених, електрони "вбивці" здатні спричиняти хаос на орбіті космічних апаратів.
Команда з Бостонського університету та Національної океанічної та атмосферної адміністрації (NOAA) об'єднала спостереження космічних кораблів НАСА та NOAA, щоб виявити явище, яке пояснює, як сонячний вітер створює хвилі в магнітному полі Землі (магнітосфера). Звичайні електрони, що обертаються навколо Землі в радіаційних поясах Ван-Аллена, можуть запускати хвилі, прискорюючись до ближньої швидкості світла, енергія в 300-500 разів більша, ніж електрони на телевізійному екрані.
Сонячний вітер - це потік електрично заряджених частинок, що постійно видувається з Сонця. Магнітосфера - це порожнина, що утворюється при зустрічі сонячного вітру з магнітним полем Землі. Коли щільність сонячного вітру висока і наближається до магнітосфери, магнітосфера стискається. Коли щільність вітру низька, магнітосфера розширюється. Дослідники виявили, що сонячний вітер містить періодичні структури підвищеної та низької щільності, що зумовлює періодичну дію магнітосфери та глобальне покоління магнітних хвиль.
Відомо, що якщо частота цих хвиль відповідає частоті електронів, що рухаються в поясі Ван-Аллена, електрони можна прискорити, значно підвищивши свою енергію. Процес схожий на бугібордиста, що ловив хвилю. Деякі електрони «їдуть на хвилі» і отримують стільки енергії, що потім можуть пошкодити дорогий космічний апарат.
"Якщо ми можемо підтвердити це як важливий механізм створення хвиль, що прискорюють" вбивчі "електрони, то вчені, використовуючи дані супутників, таких як Вітер, можуть заздалегідь розробити попередження для операторів космічних кораблів про те, що їх космічний апарат може загрожувати надмірним і пошкодженням радіаційного опромінення, - сказала доктор Барбара Джайлс, науковий співробітник проекту «Полярний космічний корабель» в Центрі космічних польотів НАСА «Годдард», Грінбельт, штат Міссури.
Коли електрони стають такими енергійними, вони можуть проникати до салону космічних кораблів. Потрапивши всередину електронних частин, вони накопичують статичну електрику, яка може коротко замикати критичну частину або переводити космічний апарат у поганий робочий режим.
"Що нового та захоплюючого в цьому дослідженні - це те, що люди завжди шукали механізми, що є внутрішніми для магнітосфери для генерування цих хвиль", - сказав доктор Ларрі Кепко, науковий співробітник Бостонського університету та провідний автор двох робіт з цього дослідження, одного опублікованого в Журнал геофізичних досліджень у червні 2003 р. та інші статті "Геофізичні дослідження" у 2002 р. "Але тут ми знайшли зовнішній механізм - сам сонячний вітер".
Полярні та вітрові супутники NASA, а також геостаціонарний екологічний супутник NOAA (GOES) дали ключові спостереження, що привели команду до цього висновку. Полярний підтвердив, що хвилі не локальні, а глобальні. Вітровий супутник був основним джерелом для ідентифікації структур щільності в сонячному вітрі, що рухає магнітосферу. GOES надала дані про магнітосферу Землі по мірі її збільшення та зменшення в розмірах.
"Ми вже знали, що сонячний вітер має структури густини і що магнітні хвилі можуть прискорювати електрони", - сказав доктор Харлан Спенс, доцент астрономії з Бостонського університету та співавтор двох робіт з цього дослідження. «Ми не знали, що сонячні вітрові структури можуть бути періодичними і рухати магнітні хвилі. Ці нові спостереження можуть забезпечити відсутність зв'язку між ними ».
Кінцевим джерелом цих нещодавно виявлених сонячних вітрових структур досі залишається загадкою, але команда припускає, що Сонце може грати пряму роль. "Зміни щільності сонячного вітру частково контролюються за схемою магнітного підключення, скручування та відключення ліній магнітного поля на поверхні Сонця", - каже доктор Кепко. «Повторне підключення, що відбувається систематично, періодично може призвести до спостережуваних структур періодичної щільності у сонячному вітрі. Є певні докази того, що це може відбуватися, але для встановлення остаточного зв’язку потрібні подальші дослідження ».
Радіаційні пояси Ван Аллена були відкриті в 1958 році доктором Джеймсом Ван Алленом та його командою в Університеті Айови з дослідниками 1 та 3 - першими супутниками, успішно запущеними США. Вони є поясами електрично заряджених частинок, захоплених магнітним полем Землі. Оскільки частинки електрично заряджені (переважно протони та електрони), вони відчувають магнітні сили і обмежуються спіраллю навколо невидимих ліній магнітної сили, що складають магнітне поле Землі. Насправді в системі Ван Аллена є два пояси у формі пончика, один усередині іншого із Землею у «дірі» внутрішнього пояса. Внутрішній пояс, складений з високошвидкісних протонів, розташований на висоті між 430 та 7500 милями (приблизно від 700 до 12 000 км) над Землею. Зовнішній пояс виконаний з високошвидкісних електронів і з'являється на висотах між 15 500 і 25 000 миль (приблизно від 25 000 до 40 000 км) над Землею. Оператори космічних кораблів намагаються уникати орбіт у цих регіонах, але іноді ці висоти найкращі для певної місії, або космічний апарат повинен пройти через пояси під час частини своєї орбіти або повністю вирватися із Землі.
Супутники NASA Polar and Wind, відомі як «Глобальна наукова програма про геокосмос», призначені для того, щоб допомогти вченим зрозуміти, як частинки та енергія із Сонця протікають через космічне середовище Землі та взаємодіють із ними.
NOAA призначений для збору даних про океани, атмосферу, космос та Сонце. Його супутникова система GOES є основним елементом моніторингу та прогнозування погоди в США. Доктор Говард Сінгер з NOAA є третім співавтором статті 2002 про це дослідження.
Оригінальне джерело: NASA News Release
