Joonis Maa magnetosfääri erinevate piirkondade kohta. Pilt suuremalt
ESA kosmoseaparaat Cluster asus õiges kohas õiges kohas, kui nad lendasid läbi Maa magnetvälja piirkonna, mis kiirendab elektrone umbes 1/100-ni valguse kiirusest. Seda piirkonda nimetatakse elektronide difusioonipiirkonnaks; vaid mõne kilomeetri paksune maakera Maa ja Päikese vahel. Tunni jooksul sulandusid kosmoseaparaadid elektronide difusioonipiirkonda, kuna päikesetuul pani selle kihi edasi-tagasi liikuma.
ESA klastri satelliidid on lennanud läbi Maa magnetvälja piirkondade, mis kiirendavad elektronid valguse kiiruse umbes sajandikuni. Vaatlused tutvustavad klastri teadlasi nende sündmuste esmakordse avastamisega ja annavad neile ülevaate magnetilise taasühendamise teel tuntud universaalse protsessi üksikasjadest.
25. jaanuaril 2005 leidsid neli kosmoselaeva Cluster end õigel ajal õiges kohas: kosmosepiirkonnas, mida tuntakse elektronide difusioonipiirkonnana. See on vaid mõne kilomeetri paksune piir, mis asub umbes 60 000 kilomeetri kõrgusel Maa pinnast. See tähistab piiri Maa ja Päikese magnetvälja vahel. Päikese magnetvälja kannab Maale elektrilaenguga osakeste tuul, mida tuntakse päikesetuulena.
Elektronide difusioonipiirkond on nagu elektrilüliti. Kui see ümber pöörata, kasutab ta Päikese ja Maa magnetväljades salvestatud energiat, et soojendada läheduses asuvaid elektrilaenguga osakesi suure kiirusega. Sel viisil algatab see protsessi, mille tulemuseks võib olla Maa peal aurora tekkimine, kus kiiresti liikuvad laetud osakesed põrkuvad atmosfääri aatomitega kokku ja panevad need särama.
Elektronide difusioonipiirkondadel on ka süngem külg. Kiirendatud osakesed võivad satelliite kahjustada, põrkudes nendega kokku ja põhjustades elektrilaengute kogunemist. Need lühised ja hävitavad tundlikud seadmed.
Ühe tunni jooksul üheksateist korda leidis Clusteri kvartett end elektronide difusioonipiirkonda sattunud. Selle põhjuseks oli asjaolu, et päikesetuul puhverdas piirkihti, põhjustades selle edasi-tagasi liikumist. Iga elektronide difusioonipiirkonna ristumine kestis iga kosmoselaeva jaoks kõigest 10-20 millisekundit ja ometi oli kiirendatud elektronide mõõtmiseks piisavalt kiire ainulaadne instrument, mida tuntakse elektronide triivimisinstrumendina (EDI).
Vaatlus on oluline, kuna see annab elektronide difusioonipiirkonna kõige täpsema mõõtmise. “Isegi maailma parimad arvutid ei suuda simuleerida elektronide difusioonipiirkondi; neil lihtsalt pole arvutusvõimet seda teha, ”ütleb klastri andmete uurimist juhtinud Berrestley California ülikool Forrest Mozer.
Need andmed annavad hindamatu ülevaate magnetilise taasühendamise protsessist. Nähtus toimub kogu universumis paljudel erinevatel skaaladel, kõikjal, kus on sassis magnetväljad. Nendes keerulistes olukordades varisevad magnetväljad aeg-ajalt stabiilsemateks konfiguratsioonideks. See on taasühendus ja vabastab energiat elektronide difusioonipiirkondade kaudu. Päikesel juhib magnetiline taasühendus päikesekiirte, mis aeg-ajalt eraldavad päikesepottide kohal tohutul hulgal energiat.
Sellel tööl võib olla ka oluline roll Maa energiavajaduse lahendamisel. Tuumafüüsikud, kes proovivad ehitada termotuumasünteraatoreid, üritavad oma reaktorites luua stabiilseid magnetvälju, kuid neid vaevavad taasühendamise sündmused, mis rikuvad nende konfiguratsiooni. Kui taasühendamise protsessist saab aru, siis saab ehk teada võimalusi selle vältimiseks tuumareaktorites.
See seisneb siiski tulevikus. "Enne uuestiühenduse täielikku mõistmist peame tegema palju rohkem teadust," ütleb Mozer, kelle eesmärk on nüüd mõista, millised päikesetuuleolud põhjustavad taasühendamise sündmusi ja nendega seotud elektronide hajumispiirkondi, mida klaster näeb.
Algne allikas: ESA portaal
