Νέα
ευρήματα για τα παγιδευμένα σωματίδια στη μαγνητόσφαιρα. During
periods when there are no geomagnetic storms affecting the area around Earth
(left image), high-energy protons (with energy of hundreds of thousands of
electronvolts, or keV; shown here in orange) carry a substantial electrical
current that encircles the planet, also known as the ring current. During
periods when geomagnetic storms affect Earth (right), new low-energy protons
(with energy of tens of thousands of electronvolts, or keV; shown here in
magenta) enter the near-Earth region, enhancing the pre-existing ring current. Credits:
Johns Hopkins APL
Επιστήμονες
στις ΗΠΑ, με επικεφαλής μια Ελληνίδα φυσικό, μελέτησαν το λεγόμενο «ρεύμα
δακτυλίου» που περιβάλλει τη Γη και ανέτρεψαν τις έως τώρα γνώσεις μας γι'
αυτό.
Το
ρεύμα
This animated gif
shows how particles move through Earth’s radiation belts, the large donuts around
Earth. The sphere in the middle shows a cloud of colder material called the
plasmasphere. New research shows that the plasmasphere helps keep fast
electrons from the radiation belts away from Earth. Credits:
NASA/Goddard/Scientific Visualization Studio
Το
εν λόγω ηλεκτρικό ρεύμα βρίσκεται σε απόσταση 10.000 έως 60.000 χιλιομέτρων από
τη Γη, στις λεγόμενες «ζώνες ακτινοβολίας Βαν Άλεν», και αποτελείται από ιόντα που προέρχονται
τόσο από τον ηλιακό «άνεμο», όσο και από την ιονόσφαιρα της Γης. Αποτελεί
βασικό συστατικό του διαστημικού περιβάλλοντος (ή διαστημικού «καιρού») γύρω από
τον πλανήτη μας, το οποίο μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη λειτουργία των
δορυφόρων.
Οι
γεωφυσικοί πίστευαν έως τώρα ότι το εν λόγω ρεύμα αυξομειώνεται περιοδικά, αλλά
τα νέα στοιχεία δείχνουν ότι αυτό συμβαίνει μόνο με μερικά από τα σωματίδιά
του, ενώ άλλα παραμένουν σταθερά. Αυτό συμβαίνει, επειδή τα πρωτόνια υψηλής
ενέργειας στο ρεύμα δακτυλίου μεταβάλλονται τελείως διαφορετικά από ό,τι τα
πρωτόνια χαμηλής ενέργειας στο ίδιο ρεύμα.
Τα
ευρήματα
“We study the ring current because, for one
thing, it drives a global system of electrical currents both in space and on
Earth’s surface, which during intense geomagnetic storms can cause severe
damages to our technological systems," said lead author of the study
Matina Gkioulidou, a space physicist at the Johns Hopkins University Applied
Physics Laboratory in Laurel, Maryland. “It
also modifies the magnetic field in near-Earth space, which in turn controls
the motion of the radiation belt particles that surround our planet. That means
that understanding the dynamics of the ring current really matters in helping
us understand how radiation belts evolve as well.”
Η
Ματίνα Γκιουλίδου και οι συνεργάτες της στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του
Πανεπιστημίου Τζον Χόπκινς στο Μέριλαντ, μελέτησαν τις παρατηρήσεις των
δορυφόρων Βαν Άλεν της NASA.
Οι ερευνητές αποκάλυψαν ότι το «ρεύμα δακτυλίου» (ring current), ένα ηλεκτρικό ρεύμα που μεταφέρεται από
φορτισμένα σωματίδια (ιόντα) παγιδευμένα στη γήινη μαγνητόσφαιρα, και το οποίο
περικυκλώνει τον πλανήτη μας, συμπεριφέρεται με πολύ διαφορετικό τρόπο από ό,τι
νόμιζαν ως τώρα οι επιστήμονες.
«Μελετάμε
το ρεύμα δακτυλίου, επειδή επηρεάζει ένα παγκόσμιο σύστημα ηλεκτρικών ρευμάτων
τόσο στο διάστημα, όσο και στην επιφάνεια της Γης, το οποίο στη διάρκεια
έντονων γεωμαγνητικών καταιγίδων μπορεί να προκαλέσει σοβαρές ζημιές στα
τεχνολογικά συστήματά μας», δήλωσε η Γκιουλίδου. «Το ρεύμα δακτυλίου τροποποιεί
επίσης το μαγνητικό πεδίο στο διάστημα κοντά στη Γη, το οποίο, με τη σειρά του,
ελέγχει την κίνηση των σωματιδίων στις ζώνες ακτινοβολίας που περιβάλλουν τον
πλανήτη μας», πρόσθεσε.
Οι
δορυφόροι
Graphical rendering
of the two Van Allen Probes Credit: JHU/APL, NASA
Οι
δύο δορυφόροι της NASA
(Van Allen Probes), οι οποίοι εκτοξεύθηκαν το 2012, διαθέτουν
όργανα που επιτρέπουν για πρώτη φορά στους επιστήμονες να μελετούν σε βάθος τις
δύο ζώνες ακτινοβολίας Βαν Άλεν και να παρακολουθούν συνεχώς το ρεύμα
δακτυλίου. Οι «δίδυμοι» αυτοί δορυφόροι, που κινούνται σε ύψος περίπου 600
χιλιομέτρων από τη Γη, κατασκευάσθηκαν
και μέχρι σήμερα ελέγχονται από το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του
Πανεπιστημίου Τζον Χόπκινς, για λογαριασμό της NASA.
Μετά
από ένα έτος συλλογής στοιχείων, οι ερευνητές, με επικεφαλής τη Γκιουλίδου
κατανόησαν όπως είπε η ίδια, ότι «υπάρχει ένα σημαντικό και μόνιμο ρεύμα
δακτυλίου γύρω από τη Γη, ακόμη και όταν δεν υπάρχουν γεωμαγνητικές καταιγίδες,
το οποίο (ρεύμα) μεταφέρεται από πρωτόνια υψηλής ενέργειας. Στη διάρκεια των
γεωμαγνητικών καταιγίδων, το ρεύμα δακτυλίου ενισχύεται από νέα πρωτόνια
χαμηλής ενέργειας, τα οποία εισέρχονται στην κοντινή στη Γη περιοχή του
διαστήματος». Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Geophysical
Research Letters».