Μια νέα αποστολή της NASA: «Το ηλεκτρικό σύμπαν»

Πέρα από την προστατευτική ατμόσφαιρα της Γης που εκτείνεται σε όλη τη διαδρομή μέσα από  τον διαπλανητικό χώρο , ηλεκτρισμένα σωματίδια κυριαρχούν στο σκηνικό. Πράγματι, το 99% του σύμπαντος αποτελείται από αυτό το ηλεκτρισμένο, γνωστό ως πλάσμα. Δύο γιγαντιαία ντόνατς αυτού του πλάσματος περικυκλώνουν τη Γη, παγιδευμένα μέσα σε μια περιοχή γνωστή ως ζώνες ακτινοβολίας του Van Allen . Οι ζώνες αυτές βρίσκονται κοντά στη Γη, ανάμεσα σε δορυφόρους και στη γεωστατική τροχιά πάνω από τους δορυφόρους και σε  χαμηλή γήινη τροχιά  (LEO) είναι γενικά χαμηλότερες από τις ζώνες.

Μια νέα αποστολή της NASA που ονομάζεται Κεφαλές Θύελλα Ακτινοβολίας Ζώνης (RBSP), που οφείλεται να ξεκινήσει τον Αύγουστο του 2012, θα βελτιώσει την κατανόησή μας για το τι κάνει το πλάσμα να κινείτε μέσα και έξω από αυτες τις ηλεκτροφόρες ζώνες τυλιγμένο γύρω από τον πλανήτη μας.

«Ανακαλύψαμε τις ζώνες ακτινοβολίας, με τις παρατηρήσεις με το πρώτο κιόλας διαστημόπλοιο, το Explorer 1, το 1958" λέει ο David Sibeck, ένας επιστήμονας στο χώρο της NASA του Goddard Space Flight Center  στο Greenbelt, MD, και  επιστήμονας της αποστολής για RBSP.

 "Χαρακτηρίζοντας αυτές τις ζώνες που γεμίζουν με επικίνδυνα αιωρούμενα σωματιδία,που ήταν μια μεγάλη επιτυχία της πρώιμης εποχής του διαστήματος, αλλά οι παρατηρήσεις αυτές οδήγησαν σε τόσες ερωτήσεις όσες και οι απαντήσεις.

Αυτά είναι τα συναρπαστικά ερωτήματα της επιστήμης, αλλά και τα πρακτικά ζητήματα, δεδομένου ότι πρέπει να προστατεύσουμε τους δορυφόρους από την ακτινοβολία στις ζώνες.

 "Η εσωτερική ζώνη ακτινοβολίας παραμένει εν πολλοίς σταθερή, αλλά ο αριθμός των σωματιδίων στο εξωτερικό μπορεί να πρηστεί 100 φορές περισσότερο, εύκολα περιλαμβάνει μια ορδή των τηλεπικοινωνιακών δορυφόρων και των μέσων έρευνας σε τροχιά γύρω από τη Γη.Υπολογίζοντας τι οδηγεί σε αυτές τις αλλαγές στις ζώνες, απαιτεί κατανόηση του τι οδηγεί το πλάσμα να αρχίσει να βράζει με σύνθετη κίνηση.

Είναι γενικά μια ροή κατά μήκος μια σκελετική δομή από αόρατες  γραμμές του μαγνητικού πεδίου , ενώ ταυτόχρονα δημιουργεί περισσότερα μαγνητικά πεδία, καθώς κινείτε.  Πειράγματα από τους κανόνες που διέπουν ενα τέτοιο ξένο περιβάλλον - που μπορεί να μελετηθεί μόνο από μακριά - βρίσκεται στην καρδιά της κατανόηση μιας σειράς γεγονότων που συνθέτουν τον καιρό του διαστήματος, από τη γιγαντιαία έκρηξη στον ήλιο πιθανώς επιζήμια σωματίδια υψηλής ενέργειας στο εγγύς -στην ατμοσφαιρα της Γης.

To διακρίνει μια σειρά από θεωρίες που αναπτύχθηκαν όλα αυτά τα χρόνια για την κυκλοφορία του πλάσματος σε αυτές κοντά στη Γη  που την περιβάλλει, Οι RBSP επιστήμονες έχουν σχεδιάσει μια σειρά από μέσα για να απαντήσουν σε τρία κύρια ερωτήματα.

1) Από που προέρχονται η επιπλέον ενέργεια και τα σωματίδια;

2) Από που εξαφανίζονται, και τι είναι αυτό που τους στέλνει στο δρόμο τους;
3)Πώς αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν το υπόλοιπο του μαγνητικού περιβάλλοντος της Γης, και της μαγνητόσφαιρας;




 Εκτός από την ευρεία γκάμα μέσων, στην αποστολή RBSP θα κάνουν χρήση των δύο διαστημόπλοιων με στόχο τον καλύτερο χάρτη από τις πλήρης χωρικές διαστάσεις από ένα συγκεκριμένο γεγονός και το πώς αυτο μεταβάλλεται στο χρόνο.

Οι επιστημονες θέλουν να κατανοήσουν όχι μόνο την προέλευση των ηλεκτροφόρων σωματιδίων  - ενδεχομένως, από τον ηλιακό άνεμο ροής συνεχώς από τον ήλιο αλλα πιθανώς από μια περιοχή της εξωτερικής ατμόσφαιρας της Γης, και της ιονόσφαιρας - αλλά και τι μηχανισμος, δίνει στα σωματίδια την ακραία ταχύτητα και την ενέργειά τους.

"Γνωρίζουμε για παραδείγματα όπου μια καταιγίδα των εισερχόμενων σωματιδίων από τον ήλιο τι μπορεί να προκαλέσει στις δύο ζώνες για να πρηστουν τόσο πολύ που να συγχωνεύονται και να φαίνεται οτι αποτελούν μια ενιαία ζώνη», λέει ο Shri Kanekal, αναπληρωτής επιστήμονας του έργου RBSP  στην Goddard.

 "Έπειτα, υπάρχουν και άλλα παραδείγματα, όπου μια μεγάλη καταιγίδα από τον ήλιο δεν επηρέασε τις ζώνες σε όλα, ακόμα και περιπτώσεις όπου οι ζώνες συρρικνώθηκαν. Δεδομένου ότι τα αποτελέσματα μπορεί να είναι τόσο διαφορετικά, υπάρχει ένα αστείο στην κοινότητα ότι «Αν έχετε δει μια καταιγίδα. . . Έχετε δει μία θύελλα ». Πρέπει να καταλάβω τι προκαλεί τις διαφορές. "

Υπάρχουν δύο μεγάλες θεωρίες για το πώς τα σωματίδια παίρνουν την ενέργεια: από ακτινική μεταφοράς ή επί τόπου.Στην ακτινική μεταφορά, τα σωματίδια κινούνται κάθετα προς τα μαγνητικά πεδία στο εσωτερικό των ζωνών που προέρχονται από περιοχές με χαμηλή ένταση του μαγνητικού πεδιου μακριά από τη Γη σε περιοχές με υψηλή ένταση του μαγνητικού πιο κοντά στη Γη.
Οι νόμοι της φυσικής υπαγορεύουν ότι η ενέργεια των σωματιδίων συσχετίζετε με την ισχύ του μαγνητικού πεδίου,και την  αύξηση καθώς κινούνται προς τη Γη.


  Η  θεωρία situ ξεκινούσε ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα τα σωματίδια - σαν τακτική ωθούν σε μια κούνια - διαδοχικά αυξάνοντας την ταχύτητά τους (και ενέργεια).Όσο για το πώς τα σωματίδια αφήνουν τις ζώνες, οι επιστήμονες συμφωνούν και πάλι σε δύο ευρείες δυνατότητες: τα σωματίδια ανεβαίνουν ή κατεβαίνουν. Ίσως να ταξιδεύουν κάτω από τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου προς τη Γη, έξω από τις ζώνες στην ιονόσφαιρα, όπου θα μείνουν σε μέρος του μαγνητικού συστήματος της Γης με τη δυνατότητα να επιστρέψουν στις ζώνες σε κάποιο σημείο. Ή μεταφέρονται πάνω και έξω, σε ένα ταξίδι ένας τρόπος για να εγκαταλείψουν για πάντα την μαγνητόσφαιρα και  να εισαχθούν στον διαπλανητικό χώρο.

"Στην πραγματικότητα, οι τελικές απαντήσεις μπορεί να είναι ένας συνδυασμός των βασικών δυνατοτήτων», λέει ο Sibeck. "Μπορεί να υπάρχουν, και ίσως να είναι, πολλαπλές διεργασίες σε πολλαπλές κλίμακες σε πολλαπλές θέσεις. Έτσι η RBSP θα εκτελέσει ευρύτατες μετρήσεις και θα παρατηρήσουν πολλά χαρακτηριστικά των κυμάτων και των σωματιδίων για να δούν πώς κάθε περίπτωση επηρεάζει τους άλλους. "

Για να γίνει διάκριση μεταξύ στο ευρύ φάσμα πιθανών θεωριών, στα μέσα η RBSP θα είναι εξοπλισμένο για να μετρήσει ένα ευρύ φάσμα πληροφοριών.Η RBSP θα μετρήσει μια σειρά από διαφορετικά σωματίδια, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου, ηλίου και οξυγόνου, καθώς και μέτρο μαγνητικά πεδία και τα ηλεκτρικά πεδία σε όλες τις ζώνες, οι οποίες μπορούν να καθοδηγήσουν την κίνηση των σωματιδίων αυτών. Η RBSP θα μετρα, επίσης, ένα ευρύ φάσμα ενεργειών από τα πιο κρύα σωματιδία στην ιονόσφαιρα με τα πιο δραστήρια, πιο επικίνδυνα σωματίδια.

"Τα σωματίδια από τις ζώνες ακτινοβολίας μπορεί να διεισδύσουν σε διαστημόπλοια και να διαταράξουν τα ηλεκτρονικά, βραχυκυκλώματα ή αναστατωμένη μνήμη στους υπολογιστές», λέει ο Sibeck. "Τα σωματίδια είναι επίσης επικίνδυνα για τους αστροναύτες που ταξιδεύουν μέσω της περιοχής. Χρειαζόμαστε πρότυπα για να βοηθήσουν στην πρόβλεψη επικίνδυνων γεγονότων στις ζώνες και τώρα δεν είμαστε πολύ καλοί σε αυτό.Η RBSP θα βοηθήσει στην επίλυση αυτού του προβλήματος. "




Μολονότι η πλέον άμεση πρακτική ανάγκη για τη μελέτη των ζώνων ακτινοβολίας είναι να κατανοήσουμε το σύστημα και τις καιρικές συνθήκες στο χώρο κοντά στη Γη και την προστασία του ανθρώπου και τα πολύτιμα ηλεκτρονικά στο διάστημα από τις  γεωμαγνητικές καταιγίδες , υπάρχει ένας άλλος λόγος που οι επιστήμονες ενδιαφέρονται για αυτόν τον τομέα. Είναι το πιο κοντινό μέρος για να μελετήσουν το υλικό, το πλάσμα, που διαποτίζει όλο το σύμπαν μας. Κατανοώντας αυτό το περιβάλλον, τόσο ξένο προς τη δικο μας είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση του make up του κάθε γαλαξία αστέρων και των εξωτερικων χώρων.


Πηγη dailygalaxy