Vázlat a Föld magnetoszférájának különböző régióiról. kattints a kinagyításhoz
Az ESA Cluster űrhajója a megfelelő helyen volt a megfelelő időben, amikor átmentek a Föld mágneses mezőjének azon szakaszán, amely az elektronokat a fénysebesség körülbelül 1/100-ig gyorsítja fel. A régiót elektrondiffúziós régiónak nevezzük; csak néhány kilométer vastag határ a Föld mágneses tere és a Nap között. Egy órás idő alatt az űrhajót elárasztották az elektron diffúziós régiójába, mivel a napszél miatt ez a réteg előre-hátra mozgott.
Az ESA klaszter műholdai a Föld mágneses mező olyan területein repültek át, amelyek az elektronokat a fénysebesség mintegy századjára felgyorsítják. A megfigyelések bemutatják a klaszter tudósokat ezen események első észlelésével, és áttekintést nyújtanak a mágneses újracsatlakozásként ismert univerzális folyamat részleteiről.
2005. január 25-én a négy klaszter űrhajó a megfelelő helyen, a megfelelő időben találta meg magát: az elektron diffúziós régiójának nevezett űrrégiót. Néhány kilométer vastag határ egy körülbelül 60 000 kilométer tengerszint feletti magasságban, a Föld felszíne felett. Ez jelöli a Föld és a Nap mágneses mezője közötti határt. A Nap mágneses mezőjét elektromosan töltött részecskék szeleje továbbítja a Földre, az úgynevezett napszél.
Az elektron diffúziós régió olyan, mint egy elektromos kapcsoló. Ha megfordul, a Nap és a Föld mágneses mezőiben tárolt energiát használja fel a környékén lévő nagy sebességű elektromos töltésű részecskék melegítéséhez. Ilyen módon elindít egy folyamatot, amely az aurora létrejöttét eredményezheti a Földön, ahol a gyorsan mozgó töltött részecskék ütköznek a légköri atomokkal, és izzóvá teszik őket.
Az elektron diffúziós régióknak még baljóslóbb oldala is van. A gyorsított részecskék károsíthatják a műholdakat, ha ütköznek velük, és elektromos töltések felhalmozódását idézhetik elő. Ezek a rövidzárlat és megsemmisítik az érzékeny berendezéseket.
Egy órában tizenkilenc alkalommal a Klaszter kvartett elektrondiffúziós régióba süllyedt. Ennek oka az volt, hogy a napsugár szél pufferolta a határréteget, és oda-vissza mozgott. Az elektrondiffúziós régió minden átlépése mindössze 10-20 milliszekundumot vett igénybe minden űrhajónál, és mégis egy egyedülálló eszköz, az úgynevezett Electron Drift Instrument (EDI), elég gyors volt a gyorsított elektronok méréséhez.
A megfigyelés azért fontos, mert az elektron diffúziós régiójának még a legteljesebb mérését biztosítja. Még a világ legjobb számítógépe sem képes szimulálni az elektron diffúziós régióit; csak nincs számítási képességük erre ”- mondja Forrest Mozer, a kaliforniai Berkeley Kaliforniai Egyetem, aki a klaszter adatainak vizsgálatát vezette.
Az adatok felbecsülhetetlen betekintést nyújtanak a mágneses újracsatlakozás folyamatába. A jelenség az egész világegyetemben sokféle léptékben előfordul, bárhol is vannak kusza mágneses mezők. Ezekben a bonyolult helyzetekben a mágneses terek időnként stabilabb konfigurációkba esnek össze. Ez az újracsatlakozás és energiát bocsát ki az elektron diffúziós régiókon keresztül. A Napon a mágneses újracsatlakozás vezet a napsugárzó fáklyákhoz, amelyek időnként hatalmas energiát bocsátanak ki a napfoltok felett.
Ez a munka fontos szerepet játszhat a Föld energiaigényének megoldásában is. A fúziós generátorok építését megkísérlő nukleáris fizikusok megkísérlik stabil mágneses tereket létrehozni a reaktorukban, ám ezeket újrakonfigurációs események sújtják, amelyek tönkre teszik a konfigurációjukat. Ha meg lehet érteni az újracsatlakozás folyamatát, akkor valószínűleg tisztázódnak a nukleáris reaktorokban történő megelőzésének módjai.
Ez azonban a jövőben is rejlik. "Sokkal több tudományt kell tennünk, mielőtt teljes mértékben megértjük az újracsatlakozást" - mondja Mozer, akinek a célja most annak megértése, hogy melyik napenergia-szél okozza az újracsatlakozási eseményeket és az ezekhez kapcsolódó elektrondiffúziós régiókat, amelyeket a Klaszter lát.
Eredeti forrás: ESA portál
