Jauns pētījums liecina, ka “koru viļņi” paātrina elektronus Zemes radiācijas joslās

Vietējais paātrinājums, ko izraisa koru notikumi

Kora notikumu izraisītā lokālā paātrinājuma diagramma. Augšējā panelī redzamas elektronu plūsmas pirms (kreisās) un pēc (labās) magnētiskās vētras. Zemas enerģijas elektronu ievadīšana starojuma joslās (1) izraisa kora viļņu uzbudinājumu (2) un izraisa pakāpenisku telpas blīvumu tieši ārpus plazmasfēras (3). Paātrinātie elektroni var ceļot uz iekšu pret Zemi vai uz āru kosmosā (4). (Attēla kredīts: Jacob Bortnik)



Viļņi plazmā, kas atrodas aiz Zemes, ir atbildīgi par to, lai ziemeļblāzma dejotu debesīs, taču saskaņā ar jauniem pētījumiem tie rada arī citu kosmisko brīnumu.



Šīs svārstības, kas pazīstamas kā kora viļņi, izraisa arī strauju elektronu paātrināšanos, kas jau ir iesprostoti planētas radiācijas joslās. Svārstības notiek ļoti zemā frekvenču diapazonā, bet var nosūtīt lādētas daļiņas, kas spirālē nonāk atmosfērā ar ātrumu, kas tuvojas gaismas ātrumam.

'Teorētiskā lokālā viļņu paātrinājuma koncepcija ar kori tika izstrādāta pirms vairāk nekā desmit gadiem,' sacīja jaunā pētījuma galvenais autors Ričards Torns no Kalifornijas Universitātes Losandželosā. Bet tā palika tikai teorija. [ Kā darbojas NASA dvīņu radiācijas jostas vētras zondes (infografika) ]



NASA Van Allena zondes pagājušajā gadā veiktie augstas enerģijas ģeomagnētiskās vētras novērojumi ļāva Tornam un viņa komandai apstiprināt procesu.

Teorijas un novērojumu apvienošana

2012. gada 8. un 9. oktobrī divi starpplanētu magnētiskie mākoņi sadūrās ar Zemes magnētisko lauku. Vētra nosūtīja elektronus no plazmas, kas pastāvīgi iesprostota Zemes nakts pusē, spirālveidīgi virzoties uz dienas pusi, galu galā izkliedējot planētas atmosfērā.



Salasītā saules vēja materiāla plazmas loksnes regulāri iet aiz Zemes aptuveni 10 reizes lielākā planētas rādiusā. Lapā esošie elektroni ņem nelielu enerģijas daudzumu no saules vējš , bet citādi paliek diezgan stabils.

'Bet, kad Zemes magnetosfērā no saules vēja notiek spēcīga enerģijas iesmidzināšana, plazmas lokšņu elektroni tiek tālāk aktivizēti, jo tos spēcīgā konvekcijas elektriskie lauki ievada iekšējā magnetosfērā,' Torne pastāstīja demokratija.eu pa e -pastu.

Tornam un citiem zinātniekiem bija aizdomas, ka elektronus baro parādības, kas pazīstamas kā kora viļņi.



Koru viļņi Zemes elektromagnētiskajā laukā ir pētīti gadu desmitiem gan no Zemes, gan ar satelītiem. Intriģējošie viļņi rada skaņas, kuras var uztvert radioviļņu garumos. Viņi ir atbildīgi par zemākas enerģijas elektronu izkliedi atmosfērā, lai radītu debesis. Bet gadiem ilgi to elektronu paātrinājums līdz relativistiskie ātrumi bija tikai teorija.

Saskaņā ar teoriju zemfrekvences kora viļņi varētu rezonēt un apmainīties ar enerģiju ar elektroniem, kas iesprostoti starojuma joslās. Aizraujoties ar zemas enerģijas populāciju, viļņi dod enerģiju elektroniem, vai nu nosūtot tos atmosfērā, vai dzenot tos gandrīz gaismas ātrumā.

'Rezonanses process ir līdzīgs tam, kā sērfotājs var iegūt enerģiju no viļņa,' sacīja Torns.

Oktobrī ģeomagnētiskās vētras enerģija izraisīja elektronu paātrinājuma pieaugumu, ļaujot Torna komandai noteikt virsotnes starojuma joslas sirdī, kas neatbilst citām iespējamām elektronu paātrinājuma metodēm, izmantojot to, ko viņš sauca par 'nepieredzētiem augstas izšķirtspējas elektronu datiem' Van Allena zondes. ”

'Lai gan koris ir izplatīts, saules vēja braukšanas līmenis nav tāds,' Mary Hudson no Dārtmutas koledžas pastāstīja demokratija.eu pa e -pastu. Hadsone, kas pēta Van Allena starojuma jostas un laika apstākļus kosmosā, uzrakstīja atbilstošu ziņu un skatu rakstu, kas parādījās kopā ar Tornas pētījumiem, ar kuriem viņa nebija saistīta. Abi gabali tika publicēti tiešsaistē šodien (18. decembrī) žurnālā Nature.

'Šis bija spēcīgākais MeV [megaelektronvoltā] elektronu paātrinājuma notikums kopš Van Allena zondes palaišanas,' viņa teica.

Megaelektronu volts ir vienāds ar 1 miljonu elektronu voltu vai 1 miljonu reižu vairāk enerģijas, kas nepieciešama elektrona pārvietošanai caur viena volta potenciālu.

Izmantojot Van Allen Probes datus, Torns un viņa komanda izstrādāja jaunu dinamisku globālu modeli koru viļņu intensitātei. Viņu simulācijas parādīja, ka novērojumus var precīzi izskaidrot ar vietējo kora paātrinājumu.

Dvīņi Van Allena zondes riņķo pa Zemi

Divi dvīņu van Allena zondes riņķo Zemes iekšējās un ārējās radiācijas joslās.(Attēla kredīts: JHU / APL, NASA)

Visā Saules sistēmā

2012. gada augustā palaistie dvīņu Van Allena zondes ceļo pa virtuļa formas starojuma joslām, kas ieskauj Zemi. Saules enerģijas un materiāla vadītas, abas jostas laika gaitā pastāvīgi uzbriest un saraujas, nosūtot lādētas daļiņas kosmosā vai uz Zemes atmosfēru. Van Allena zondes atrodas šajā bīstamajā reģionā, novērojot laika apstākļu izmaiņas kosmosā.

Radiācijas jostas neaprobežojas tikai ar Zemi. Torns sacīja, ka lielākajā daļā magnetizēto planētu ir radiācijas jostas, savukārt zinātnieki ir novērojuši koru emisijas gan Jupitera, gan Saturna jostās.

'Pašlaik nav atbilstoša izskaidrojuma relativistiskajiem elektroniem Jovijas magnetosfērā,' sacīja Torns.

Kora viļņi varētu būt trūkstošā Jupitera elektronu sastāvdaļa.

'Mēs uzskatām, ka vietējais viļņu paātrinājuma process, kas aprakstīts mūsu Dabas dokumentā, ir universāls un var notikt citos kosmosa magnetizētajos objektos,' viņš teica.

Seko mums @Spacedotcom , Facebook un Google+ . Oriģināls raksts par demokratija.eu .