Kunstniku illustratsioon Maa kohal hõljuva kosmoselaeva ESA Cluster kohta. Pildikrediit: ESA Pilt suuremalt
ESA klastri missioon on paljastanud uue tapmis-elektronide loomise mehhanismi - ülienergeetilised elektronid, mis vastutavad satelliitide kahjustamise ja astronautidele tõsise ohu eest.
Viimase viie aasta jooksul on mitmete kosmoselaevade klastri missiooni avastuste seeria parandanud märkimisväärselt meie teadmisi selle kohta, kuidas, kus ja millistel tingimustel need tapjaelektronid Maa magnetosfääris tekivad.
Varased satelliidimõõtmised 1950ndatel näitasid Maa ümber kahe energiliste osakeste püsiva rõnga olemasolu.
Tavaliselt nimetatakse neid Van Alleni kiirgusvöödeks. Need on täidetud osakestega, mis on Maa magnetvälja kinni. Vaatlused näitasid, et sisemine vöö sisaldab üsna stabiilset prootonite populatsiooni, samas kui välimine vöö koosneb peamiselt muutuva suurusega elektronidest.
Mõnda välimist vöö elektronit saab kiirendada väga kõrge energiani ja just need "tapjaelektronid" suudavad tungida läbi paksu varjestuse ja kahjustada tundlikku satelliidielektroonikat. See intensiivne kiirguskeskkond on oht ka astronautidele.
Pikka aega on teadlased püüdnud selgitada, miks rihmade sees laetud osakeste arv varieerub. Meie suurim läbimurre saabus siis, kui 2003. aasta oktoobris ja novembris juhtusid kaks haruldast kosmosetormi peaaegu tagurpidi.
Tormide ajal tühjendati osa Van Alleni kiirgusvööst elektronidest ja reformiti seejärel Maale palju lähemal piirkonnas, mida tavaliselt peetakse satelliitide jaoks suhteliselt ohutuks.
Kiirgusvööde reformeerimisel ei suurenenud see osakeste kiirenduse pikaajalise teooria järgi, mida nimetatakse radiaalsuunaliseks difusiooniks. Radiaalse difusiooni teooria käsitleb Maa magnetvälja jooni kui elastseid ribasid.
Kui lindid on kitkutud, siis nad võpatavad. Kui need võnguvad sama kiiresti kui Maa ümber triivivad osakesed, saab neid läbi magnetvälja juhtida ja kiirendada. Seda protsessi juhib päikese aktiivsus.
Selle asemel kasutas Euroopa ja Ameerika teadlaste meeskond, mida juhtis Suurbritannia Oxfordi Briti Antarktika uuringu dr Richard Horne, Antarktika klastri ja maapealsete vastuvõtjate andmeid, et näidata, et väga madala sagedusega lained võivad põhjustada osakeste kiirenemist ja vööde intensiivistumist.
Need lained, mida nimetatakse kooriks, on loomulikud elektromagnetilised emissioonid helisageduse vahemikus. Need koosnevad lühiajalistest (vähem kui üks sekund) diskreetsetest elementidest, mis kõlavad nagu päikesetõusul laulvate lindude koor. Need lained on välimises magnetosfääris kõige intensiivsemad.
Tapjaelektronite arv võib magnettormi haripunktil ja järgnevatel päevadel tõusta tuhandekordselt. Intensiivne päikese aktiivsus võib suruda välimise vöö ka Maale palju lähemale, seeläbi allutades madalama kõrgusega satelliidid palju karmimasse keskkonda, kui need olid ette nähtud.
Radiaalse difusiooni teooria kehtib endiselt mõnedes geofüüsikalistes tingimustes. Enne seda avastust arvasid mõned teadlased, et koori emissioonid ei olnud välise kiirgusvöö ümberkujundamise arvessevõtmiseks piisavalt tõhusad. Klaster on avastanud, et teatud väga häiritud geofüüsikalistes tingimustes on kooride emissioon piisav.
Tänu klastri ainulaadsele mitmepunktilisele mõõtmise võimalusele on esimest korda hinnatud nende koori lähtepiirkondade iseloomulikke mõõtmeid.
Tüüpilisteks mõõtmeteks on leitud paarsada kilomeetrit Maa magnetväljaga risti olevas suunas ja mõnesid tuhandeid kilomeetreid sellega paralleelses suunas.
Seni leitud mõõtmed põhinevad siiski juhtumianalüüsidel. „Häiritud magnetosfääri tingimustes moodustavad koori allikapiirkonnad pikad ja kitsad spageti-sarnased objektid. Nüüd on küsimus selles, kas need väga madalad perpendikulaarsed skaalad on koorimehhanismi üldine omadus või on see vaid analüüsitud vaatluste erijuhtum, ”ütles Ondrej Santolik Tšehhi Vabariigi Praha Karli ülikoolist ja selle tulemuse peamine autor.
Kuna oleme üha enam toetunud kosmosepõhistele tehnoloogiatele ja kommunikatsioonile, on väga oluline mõista, kuidas, millistes tingimustes ja kus need tapjaelektronid tekivad, eriti magnettormide perioodidel.
Algne allikas: ESA portaal
