Schita diferitelor regiuni din magnetosfera Pământului. Faceți clic pentru a mări
Navele spațiale Cluster ale ESA erau la locul potrivit la momentul potrivit când au zburat printr-o regiune a câmpului magnetic al Pământului care accelerează electronii până la aproximativ 1/100 din viteza luminii. Regiunea se numește regiune de difuzie a electronilor; o graniță de doar câțiva kilometri între câmpul magnetic al Pământului și Soarele. Pe parcursul unei ore, nava spațială a fost cuprinsă într-o regiune de difuzie a electronilor, deoarece vântul solar a făcut ca acest strat să se miște înainte și înapoi.
Satelitele Cluster ale ESA au zburat prin regiuni ale câmpului magnetic al Pământului care accelerează electronii până la aproximativ o sută viteză a luminii. Observațiile prezintă oamenii de știință din Cluster cu prima lor detectare a acestor evenimente și le oferă o privire asupra detaliilor unui proces universal cunoscut sub numele de reconectare magnetică.
La 25 ianuarie 2005, cele patru nave spațiale Cluster s-au găsit la locul potrivit la momentul potrivit: o regiune a spațiului cunoscută sub numele de regiune de difuzie a electronilor. Este o graniță de doar câțiva kilometri care are loc la o altitudine de aproximativ 60 000 de kilometri deasupra suprafeței Pământului. Acesta marchează frontiera dintre câmpul magnetic al Pământului și cel al Soarelui. Câmpul magnetic al Soarelui este transportat pe Pământ de un vânt de particule încărcate electric, cunoscut sub numele de vânt solar.
O regiune de difuzie a electronilor este ca un comutator electric. Când este răsturnat, folosește energia stocată în câmpurile magnetice ale Soarelui și ale Pământului pentru a încălzi particulele încărcate electric din vecinătatea sa cu viteze mari. În acest fel, inițiază un proces care poate duce la crearea aurorei pe Pământ, în care particulele încărcate cu mișcare rapidă se ciocnesc cu atomii atmosferici și le fac să strălucească.
Există, de asemenea, o latură mai sinistră a regiunilor de difuzie a electronilor. Particulele accelerate pot deteriora sateliții prin ciocnirea lor și determinând acumularea de sarcini electrice. Aceste scurtcircuite și distrug echipamentele sensibile.
De nouăzeci de ori într-o oră, cvartetul Cluster s-a trezit înfipt într-o regiune de difuzie a electronilor. Acest lucru se datorează faptului că vântul solar a tamponat stratul de graniță, determinându-l să se deplaseze înainte și înapoi. Fiecare încrucișare a regiunii de difuzie a electronilor a durat doar 10-20 de milisecunde pentru fiecare navă spațială și totuși un instrument unic, cunoscut sub numele de Electron Drift Instrument (EDI), a fost suficient de rapid pentru a măsura electronii accelerați.
Observația este importantă deoarece oferă cele mai complete măsurători ale unei regiuni de difuzie de electroni. „Nici măcar cele mai bune computere din lume nu pot simula regiunile de difuzie a electronilor; ei nu au puterea de calcul pentru a face acest lucru ", spune Forrest Mozer, Universitatea din California, Berkeley, care a condus investigarea datelor Cluster.
Datele vor oferi informații de neprețuit asupra procesului de reconectare magnetică. Fenomenul se produce pe întregul Univers pe multe scări diferite, oriunde există câmpuri magnetice încurcate. În aceste situații complexe, câmpurile magnetice se prăbușesc ocazional în configurații mai stabile. Aceasta este reconectarea și eliberează energie prin regiunile de difuzie a electronilor. Pe Soare, reconectarea magnetică conduce rafalele solare care, ocazional, eliberează cantități enorme de energie deasupra petelor solare.
Această lucrare poate avea, de asemenea, un impact important în soluționarea nevoilor de energie pe Pământ. Fizicienii nucleari care încearcă să construiască generatoare de fuziune încearcă să creeze câmpuri magnetice stabile în reactoarele lor, dar sunt afectați de evenimentele de reconectare care le strică configurațiile. Dacă procesul de reconectare poate fi înțeles, probabil că modalitățile de prevenire a acestuia în reactoarele nucleare vor deveni clare.
Totuși, asta rămâne în viitor. „Trebuie să facem mult mai multă știință înainte de a înțelege pe deplin reconectarea”, spune Mozer, al cărui obiectiv este acum să înțeleagă ce condiții ale vântului solar declanșează evenimentele de reconectare și regiunile lor de difuzie electronică asociate văzute de Cluster.
Sursa originală: Portal ESA
