Obrazový kredit: NASA
Nový výzkum naznačuje, že elektrony mohou surfovat na magnetických vlnách poháněných slunečním větrem a mohou být urychleny do té míry, že mohou způsobit vážné poškození kosmické lodi obíhající kolem Země. Tento proces je výsledkem interakce mezi magnetickým polem Země a kolísáním hustoty slunečního větru. Jak se mění hustota slunečního větru, způsobuje vlnění v magnetickém poli, které se vlní zpět k Zemi. Elektrony mohou být zachyceny v těchto vlnách a surfovat zpět na Zemi tak rychle, že mohou poškodit jemnou elektroniku ve vesmíru.
Podle týmu vesmírných vědců mohou „zabijácké“ elektrony schopné způsobit zkázu na oběžných vesmírných lodích „surfovat“ na magnetických vlnách poháněných slunečním větrem.
Tým z Bostonské univerzity a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) spojil pozorování z NASA a kosmické lodi NOAA, aby identifikoval jev, který vysvětluje, jak sluneční vítr vytváří vlny v magnetickém poli Země (magnetosféře). Obyčejné elektrony obíhající kolem Země ve Van Allenových radiačních pásech mohou boogyboardovat vlny, zrychlující se téměř na rychlost světla, s energiemi 300-500krát většími než elektrony v televizní obrazovce.
Sluneční vítr je proudem elektricky nabitých částic neustále vyfukovaných ze Slunce. Magnetosféra je dutina vytvořená, když se sluneční vítr střetne s magnetickým polem Země. Když je hustota slunečního větru vysoká a narazí na magnetosféru, magnetosféra se stlačí. Když je hustota větru nízká, magnetosféra se rozpíná. Vědci zjistili, že sluneční vítr obsahuje periodické struktury vysoké a nízké hustoty, které řídí periodické „dýchání“ magnetosféry a globální generování magnetických vln.
Je známo, že pokud se frekvence těchto vln shoduje s frekvencí elektronů při jejich pohybu ve Van Allenově pásu, elektrony mohou být urychleny, čímž se výrazně zvýší jejich energie. Proces je podobný, jako když boogyboardista chytá vlnu. Některé elektrony „jedou na vlně“ a získají tolik energie, že pak mohou poškodit drahé kosmické lodě.
„Pokud to dokážeme potvrdit jako významný mechanismus pro vytváření vln, které urychlují ‚zabijácké‘ elektrony, pak by vědci využívající data ze satelitů, jako je Wind, mohli vyvinout předběžné varování pro operátory kosmických lodí, že jejich kosmická loď může být v nebezpečí nadměrného a škodlivého vystavení radiaci. “ řekla Dr. Barbara Gilesová, vědecká pracovnice projektu pro polární kosmickou loď v Goddardově vesmírném letovém centru NASA, Greenbelt, Md.
Když se elektrony stanou touto energií, mohou proniknout do nitra kosmické lodi. Jakmile jsou uvnitř elektronických součástí, vytvářejí statickou elektřinu, která může zkratovat kritickou část nebo uvést kosmickou loď do špatného provozního režimu.
'Nové a vzrušující na tomto výzkumu je to, že lidé vždy hledali mechanismy uvnitř magnetosféry pro generování těchto vln,' řekl Dr. Larry Kepko, vědecký pracovník na Bostonské univerzitě a hlavní autor dvou článků o tomto výzkumu, jedné publikované v Journal of Geophysical Research v červnu 2003 a druhý v Geophysical Research Letters v roce 2002. 'Ale zde jsme našli vnější mechanismus - samotný sluneční vítr.'
Polární a větrné satelity NASA spolu s geostacionárním operačním environmentálním satelitem NOAA (GOES) poskytly klíčová pozorování vedoucí tým k tomuto závěru. Polar potvrdil, že vlny nejsou lokální, ale globální. Družice větru byla primárním zdrojem pro identifikaci hustotních struktur ve slunečním větru, které pohánějí magnetosféru. GOES poskytla údaje o magnetosféře Země, jak se zvětšovala a zmenšovala.
'Už jsme věděli, že sluneční vítr má hustotu a že magnetické vlny mohou urychlovat elektrony,' řekl Dr. Harlan Spence, docent astronomie na Bostonské univerzitě a spoluautor dvou článků o tomto výzkumu. 'Co jsme nevěděli, bylo, že struktury slunečního větru mohou být periodické a pohánět magnetické vlny.' Tato nová pozorování mohou poskytnout chybějící spojení mezi těmito dvěma.'
Konečný zdroj těchto nově objevených struktur slunečního větru je stále záhadou, ale tým spekuluje, že přímou roli může hrát Slunce. 'Změny hustoty slunečního větru jsou částečně řízeny vzorem magnetického přepojování, kroucení a trhání magnetických siločar na povrchu Slunce,' říká Dr. Kepko. „Opětovné připojení, ke kterému dochází systematickým, periodickým způsobem, může vytvořit pozorované struktury periodické hustoty ve slunečním větru. Existují určité důkazy, že k tomu může dojít, ale pro stanovení definitivního spojení je zapotřebí další výzkum.
Van Allenovy radiační pásy byly objeveny v roce 1958 Dr. Jamesem Van Allenem a jeho týmem na University of Iowa s průzkumníky 1 a 3, prvními satelity úspěšně vypuštěnými Spojenými státy. Jsou to pásy elektricky nabitých částic zachycených magnetickým polem Země. Vzhledem k tomu, že částice jsou elektricky nabité (většinou protony a elektrony), cítí magnetické síly a jsou nuceny spirálovat se kolem neviditelných čar magnetické síly, které tvoří magnetické pole Země. Ve Van Allenově systému jsou ve skutečnosti dva pásy ve tvaru koblihy, jeden uvnitř druhého se Zemí v „díře“ vnitřního pásu. Vnitřní pás, tvořený vysokorychlostními protony, se nachází ve výškách mezi 430 a 7 500 mil (asi 700 až 12 000 km) nad Zemí. Vnější pás je vyroben z vysokorychlostních elektronů a objevuje se ve výškách mezi 15 500 a 25 000 mil (asi 25 000 až 40 000 km) nad Zemí. Operátoři kosmických lodí se snaží vyhnout orbitám v těchto oblastech, ale někdy jsou tyto výšky pro konkrétní misi nejlepší, nebo musí kosmická loď během části své oběžné dráhy projít pásy nebo uniknout Zemi úplně.
Polární a větrné satelity NASA, společně známé jako „Global Geospace Science Program“, se zaměřují na to, aby pomáhaly vědcům porozumět tomu, jak částice a energie ze Slunce proudí vesmírným prostředím Země a jak s ním interagují.
NOAA se věnuje sběru dat o oceánech, atmosféře, vesmíru a Slunci. Jeho satelitní systém GOES je základním prvkem pro sledování a předpovědi počasí v USA. Dr. Howard Singer z NOAA je třetím spoluautorem článku z roku 2002 o tomto výzkumu.
Původní zdroj: Tisková zpráva NASA
