Μελέτη δείχνει ότι ηλεκτρομαγνητικά κύματα συνδέονται με νέφος σωματίων στην ατμόσφαιρα της Γης

Σε μια νέα μελέτη που ρίχνει φως στην επίδραση του διαστημικού καιρού στη Γη, ερευνητές του Dartmouth και οι συνεργάτες τους έδειξαν, για πρώτη φορά, ότι τα κύματα πλάσματος που κτυπούν της ζώνες ακτινοβολίας του πλανήτη, είναι υπεύθυνα για τη σκέδαση φορτισμένων σωματίων μέσα στην ατμόσφαιρα. Η μελέτη είναι η καλύτερη μέχρι τώρα ανάλυση της σύνδεσης αυτών των κυμάτων και του νέφους των ηλεκτρονίων από τις ζώνες ακτινοβολίας του πλανήτη.

Οι ζώνες επηρεάζονται από τις διακυμάνσεις στο «διαστημικό καιρό» που προκαλούνται από την ηλιακή δραστηριότητα, που μπορεί να διαταράσσει τους δορυφόρους του GPS, τα επικοινωνιακά συστήματα, τα δίκτυα ενέργειας και την επανδρωμένη εξερεύνηση του διαστήματος. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο περιοδικό Geophysical Research Letters.

Οι φυσικοί διαστήματος του Dartmouth είναι τμήμα ομάδας, υποστηριζόμενης από τη NASA, που μελετά τις ζώνες ακτινοβολίας Van Allen, ζώνες φορτισμένων σωματίων σε σχήμα ντόνατς που κρατούνται στη θέση τους από το μαγνητικό πεδίο που περιβάλλει τον πλανήτη μας, τη μαγνητόσφαιρα της Γης. Στην αναζήτηση για καλύτερη πρόγνωση του διαστημικού καιρού, οι ερευνητές του Dartmouth μελέτησαν την ακτινοβολία των ζωνών από επάνω και από κάτω με συμπληρωματικές προσεγγίσεις-μέσω δορυφόρων (το δίδυμο Van Allen Probes, της NASA) ψηλά επάνω από τη Γη και μέσω δεκάδων μπαλονιών φορτωμένων με συσκευές (BARREL, από το Balloon Array for Radiation belt Relativistic Electron Losses) στα χαμηλότερα ύψη, για να μελετήσουν τα σωμάτια που πέφτουν κάτω.

Τα Van Allen Probes μετρούν σωμάτια, ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, ουσιαστικά όλα όσα αποτελούν το περιβάλλον της ραδιενεργού ζώνης, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων τα οποία «κατεβαίνουν» ακολουθώντας τις δυναμικές γραμμές του γήινου μαγνητικού πεδίου που συγκλίνουν στους πόλους. Αυτός είναι ο λόγος που τα μπαλόνια ελευθερώθηκαν στην Ανταρτική, όπου μπορούν να γίνουν ορισμένες από τις καλύτερες παρατηρήσεις. Καθώς τα ηλεκτρόνια πέφτουν  συγκρούονται με την ατμόσφαιρα, παράγουν ακτίνες Χ και αυτό ακριβώς είναι που καταγράφουν οι συσκευές που βρίσκονται στα μπαλόνια.

«Μετράμε αυτές τις ατμοσφαιρικές αλλοιώσεις και προσπαθούμε να κατανοήσουμε πώς τα σωμάτια συγκρούονται μέσα στην ατμόσφαιρα», δήλωσε ένας από τους συγγραφείς και κύριος ερευνητής του BARREL, ο Robyn Millan, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Dartmouth και συμπλήρωσε: «Η κύρια εστίαση γίνεται στις διαδικασίες που συμβαίνουν στο διάστημα. Σωμάτια των ζωνών Van Allen δεν φτάνουν ποτέ στο έδαφος και έτσι δεν συνιστούν απειλή για την υγεία. Ακόμη και οι ακτίνες Χ απορροφούνται και αυτός είναι ο λόγος που πρέπει να στείλουμε το μπαλόνι ψηλά για να το δούμε».

Στη νέα τους μελέτη, ο κύριος στόχος των ερευνητών του BARREL ήταν να ληφθούν ταυτόχρονες μετρήσεις των σκεδασμένων σωματίων και του ιονισμένου αερίου, που ονομάζεται πλάσμα, στο διάστημα κοντά στον ισημερινό της Γης. Έδειξαν ιδιαίτερο ενδιαφέρον σε ταυτόχρονες μετρήσεις ενός συγκεκριμένου είδους κυμάτων πλάσματος, που ονομάζονται  ηλεκτρομαγνητικά κύματα κυκλοτρονικών ιόντων (EICW) και πότε αυτά τα κύματα ευθύνονται για την σκέδαση των σωματίων, πράγμα που ήταν για χρόνια ένα ανοικτό ζήτημα.

Οι ερευνητές ελάμβαναν μετρήσεις στην Ανταρτική το 2013 όταν τα μπαλόνια και οι δυο δορυφόροι, ο Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) και ο Van Allen Probe ήταν κοντά στην ίδια γραμμή του μαγνητικού πεδίου. Έβαλαν τα δεδομένα του δορυφόρου στο μοντέλο που ελέγχει τη θεωρία αλληλεπίδρασης κύματος-σωματίου και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η σκέδαση του κύματος ήταν η αιτία του νέφους σωματίων. Και όπως δήλωσε ο Millan: «Αυτός είναι ο πρώτος πραγματικός ποσοτικός έλεγχος της θεωρίας».

Πηγή: http://phys.org/news