Ilustrația artistului a navei spațiale Cluster ESA plutind deasupra Pământului. Credit imagine: ESA Faceți clic pentru a mări
Misiunea Cluster a ESA a dezvăluit un nou mecanism de creare a „electronilor ucigași” - electroni puternic energici care sunt responsabili de deteriorarea sateliților și care prezintă un pericol grav pentru astronauți.
În ultimii cinci ani, o serie de descoperiri ale misiunii Cluster cu mai multe nave spațiale ne-au îmbunătățit în mod semnificativ cunoștințele despre cum, unde și în ce condiții acești electroni ucigași sunt creați în magnetosfera Pământului.
Primele măsurători prin satelit din anii '50 au relevat existența a două inele permanente de particule energetice în jurul Pământului.
De obicei numite „centurile de radiații Van Allen”, acestea sunt umplute cu particule prinse de câmpul magnetic al Pământului. Observațiile au arătat că centura interioară conține o populație destul de stabilă de protoni, în timp ce centura exterioară este compusă în principal de electroni într-o cantitate mai variabilă.
Unele dintre electronii centurii exterioare pot fi accelerate până la energii foarte mari, iar acești „electroni ucigași” pot penetra ecranarea groasă și pot deteriora electronicele satelite sensibile. Acest mediu intens de radiații este, de asemenea, o amenințare pentru astronauți.
De mult timp, oamenii de știință încearcă să explice de ce numărul de particule încărcate în interiorul centurilor variază atât de mult. Avansul nostru major a venit atunci când două furtuni spațiale rare au avut loc aproape înapoi în octombrie și noiembrie 2003.
În timpul furtunilor, o parte din centura de radiații Van Allen a fost drenată de electroni și apoi s-a reformat mult mai aproape de Pământ, într-o regiune de obicei considerată a fi relativ sigură pentru sateliți.
Când s-au reformat curelele de radiație, acestea nu s-au mărit conform unei teorii de lungă durată a accelerației particulelor, numită „difuzie radială”. Teoria difuziei radiale tratează liniile câmpului magnetic al Pământului ca fiind niște benzi elastice.
În cazul în care benzile sunt smulse, ele se frământă. Dacă se frunzează în același ritm cu particulele care circulă în jurul Pământului, atunci particulele pot fi conduse pe câmpul magnetic și accelerate. Acest proces este condus de activitatea solară.
În schimb, o echipă de oameni de știință europeni și americani, condusă de Dr. Richard Horne, de la British Antarctic Survey, Oxford, Marea Britanie, a folosit date de la receptorii Cluster și la sol din Antarctica pentru a arăta că undele cu frecvență foarte mică pot provoca accelerarea particulelor și intensificarea centurilor.
Aceste unde, denumite „cor”, sunt emisii electromagnetice naturale în domeniul frecvențelor audio. Ele constau în elemente discrete de scurtă durată (mai puțin de o secundă) care sună ca corul păsărilor care cântă la răsărit. Aceste valuri sunt printre cele mai intense din magnetosfera exterioară.
Numărul de „electroni ucigași” poate crește cu un factor de o mie la vârful unei furtuni magnetice și în zilele următoare. Activitatea solară intensă poate împinge și centura exterioară mult mai aproape de Pământ, prin urmare, supune sateliții la altitudine mai mică la un mediu mult mai dur decât au fost proiectate.
Teoria difuziei radiale este încă valabilă în unele condiții geofizice. Înainte de această descoperire, unii oameni de știință au crezut că emisiile de cor nu au fost suficient de eficiente pentru a considera reformarea centurii de radiații exterioare. Ceea ce a dezvăluit Cluster este că, în anumite condiții geofizice extrem de perturbate, emisiile de cor sunt suficiente.
Datorită capacității unice de măsurare multipunctură a Clusterului, dimensiunile caracteristice ale acestor regiuni de refren au fost estimate pentru prima dată.
S-a constatat că dimensiunile tipice sunt de câteva sute de kilometri pe direcția perpendiculară pe câmpul magnetic al Pământului și câteva mii de kilometri în direcția paralelă cu aceasta.
Cu toate acestea, dimensiunile găsite până acum se bazează pe studii de caz. „În condiții magnetosferice perturbate, regiunile sursă de cor formează obiecte lungi și înguste, asemănătoare spaghetti. Întrebarea de acum este dacă aceste scale perpendiculare foarte mici sunt o proprietate generală a mecanismului corului, sau doar un caz special al observațiilor analizate ”, a declarat Ondrej Santolik, de la Universitatea Charles, Praga, Republica Cehă și autorul principal al acestui rezultat.
Datorită dependenței noastre sporite de tehnologii și comunicații bazate pe spațiu, înțelegerea modului în care, în ce condiții și unde se creează acești electroni ucigași, în special în perioadele de furtună magnetică, este de o importanță deosebită.
Sursa originală: Portal ESA
