 |
Ο ανώμαλος δακτύλιος - που αποτελείται από ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας - παρέμεινε σε μεγάλο βαθμό αμετάβλητος, έως ότου διακόπηκε και «σχεδόν εκμηδενίστηκε» με ένα ισχυρό ωστικό διαπλανητικό κύμα. Τα νέα ευρήματα δείχνουν πως χρειαζόμαστε μια καλύτερη κατανόηση των υποκείμενων μηχανισμών των ζωνών Van Allen.
Φλεγόμενος Δακτύλιος
Πριν από 50 χρόνια ανακαλύφθηκαν από το Αμερικανό φυσικό James Van Allen, οι ζώνες ακτινοβολίας Van Allen, δύο ομόκεντρες, "σε σχήμα ντόνατ" δακτύλιοι που περικυκλώνουν τον πλανήτη μας. Αυτά συγκρατούνται στη θέση τους από το μαγνητικό πεδίο της γης και είναι γεμάτοι με σωματίδια υψηλής ενέργειας. Ο εξωτερικός δακτύλιος αποτελείται κυρίως από ηλεκτρόνια της τάξεως MeV που ποικίλλουν σε ένταση κατά τη διάρκεια μιας χρονικής κλίμακας από ώρες έως ημέρες, ανάλογα με τον ηλιακό άνεμο. Ο εσωτερικός δακτύλιος αποτελείται από ένα μείγμα υψηλής ενέργειας ηλεκτρονίων και πρωτονίων πολύ ενεργητικός.
Οι ζώνες περιορίζονται εντός της μαγνητόσφαιρας της Γης και εκτείνονται από υψόμετρο περίπου 1000 με 60.000 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης. Έχουν την τάση να διογκώνονται και συρρικνώνονται την πάροδο του χρόνου, δεδομένου ότι είναι οδηγούμενα από τον ηλιακό άνεμο και τις κοσμικές ακτίνες. Τα υψηλά ποσά της ακτινοβολίας εντός των ζωνών τους κάνουν μια απειλή για τους δορυφόρους σε γεωστατική τροχιά, η οποία πρέπει να φέρουν επαρκή θωράκιση αν η τροχιά τους βρίσκεται εντός των ζωνών.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι ο πληθυσμούς ηλεκτρονίων στην εξωτερική ζώνη είναι πολύ πιο ευαίσθητος στις καιρικές διαστημικές συνθήκες και θα δούμε άμεση απάντηση στις αλλαγές του ηλιακού ανέμου, του διαπλανητικού μαγνητικού πεδίου και στη γεωμαγνητική δραστηριότητα. Μάλιστα, ισχυρίζονται ότι ο σχηματισμός του νέου "δακτυλίου αποθήκευσης" θα μπορούσε να έχει τις ρίζες του σε μια άλλη απώλεια της εξωτερικής ζώνης ηλεκτρονίων που συνέβη στις 3 Σεπτεμβρίου, που προκλήθηκε από ένα προηγούμενο κύμα σοκ ανιχνεύεται ως μια απότομη αύξηση στην ταχύτητα του ηλιακού ανέμου και μια απότομη αλλαγή στο διαπλανητικό μαγνητικό πεδίο.
Σύμφωνα με τον Baker, αυτό το εκπληκτικό εύρημα "δείχνει ότι μερικές από τις πιο <αγαπημένες> μας πεποιθήσεις σχετικά με τη δομή και τη δυναμική της ζώνης ακτινοβολίας πρέπει να επανεξεταστούν σε ένα θεμελιώδες επίπεδο. Θα πρέπει να δούμε τι σημαίνει αυτό για τις μελλοντικές εργασίες των διαστημικών οχημάτων, κ.λπ."
Πριν από 50 χρόνια ανακαλύφθηκαν από το Αμερικανό φυσικό James Van Allen, οι ζώνες ακτινοβολίας Van Allen, δύο ομόκεντρες, "σε σχήμα ντόνατ" δακτύλιοι που περικυκλώνουν τον πλανήτη μας. Αυτά συγκρατούνται στη θέση τους από το μαγνητικό πεδίο της γης και είναι γεμάτοι με σωματίδια υψηλής ενέργειας. Ο εξωτερικός δακτύλιος αποτελείται κυρίως από ηλεκτρόνια της τάξεως MeV που ποικίλλουν σε ένταση κατά τη διάρκεια μιας χρονικής κλίμακας από ώρες έως ημέρες, ανάλογα με τον ηλιακό άνεμο. Ο εσωτερικός δακτύλιος αποτελείται από ένα μείγμα υψηλής ενέργειας ηλεκτρονίων και πρωτονίων πολύ ενεργητικός.
Οι ζώνες περιορίζονται εντός της μαγνητόσφαιρας της Γης και εκτείνονται από υψόμετρο περίπου 1000 με 60.000 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης. Έχουν την τάση να διογκώνονται και συρρικνώνονται την πάροδο του χρόνου, δεδομένου ότι είναι οδηγούμενα από τον ηλιακό άνεμο και τις κοσμικές ακτίνες. Τα υψηλά ποσά της ακτινοβολίας εντός των ζωνών τους κάνουν μια απειλή για τους δορυφόρους σε γεωστατική τροχιά, η οποία πρέπει να φέρουν επαρκή θωράκιση αν η τροχιά τους βρίσκεται εντός των ζωνών.
 |
| Διαγράμματα παρέχουν μία εγκάρσια τομή της δομής της ζώνης ακτινοβολίας και τη σχέση της Γης στη πλασμόσφαιρα. Στα αριστερά είναι η συνήθης δομή των δύο δακτυλίων που αποτελούν τις ζώνες Van Allen, ενώ στα δεξιά ο προσωρινός τρίτος "δακτύλιος αποθήκευσης" που θεωρείται ότι φωλιάζει μεταξύ των άλλων δύο δακτυλίων. (Ευγενική παραχώρηση: NASA / LASP) |
Διερευνητικές αποστολές
Για να μελετήσει καλύτερα τις ζώνες Van Allen, η NASA ξεκίνησε την αποστολή Van Allen Probes (παλαιότερα γνωστή ως οι ανιχνευτές ακτινοβολίας Belt Storm) στις 30 Αυγούστου 2012 για να εξετάσει τους δύο δακτυλίους. Αποτελείται από δύο διαστημικά σκάφη που είναι εξοπλισμένα το καθένα με ενεργητικά, ειδικά όργανα πλάσματος και μαγνητικού πεδίου, για να διερευνήσουν οι αισθητήρες το κύμα πλάσματος στους δύο δακτυλίους. Οι στόχοι της αποστολής είναι η κατανόηση του πώς τα σωματίδια επιταχύνονται, μεταφέρονται και χάνονται από τις ζώνες καθώς και του πως του τρόπου που τα ακραία καιρικά φαινόμενα του διαστήματος επηρεάζουν την περιοχή.
Για να μελετήσει καλύτερα τις ζώνες Van Allen, η NASA ξεκίνησε την αποστολή Van Allen Probes (παλαιότερα γνωστή ως οι ανιχνευτές ακτινοβολίας Belt Storm) στις 30 Αυγούστου 2012 για να εξετάσει τους δύο δακτυλίους. Αποτελείται από δύο διαστημικά σκάφη που είναι εξοπλισμένα το καθένα με ενεργητικά, ειδικά όργανα πλάσματος και μαγνητικού πεδίου, για να διερευνήσουν οι αισθητήρες το κύμα πλάσματος στους δύο δακτυλίους. Οι στόχοι της αποστολής είναι η κατανόηση του πώς τα σωματίδια επιταχύνονται, μεταφέρονται και χάνονται από τις ζώνες καθώς και του πως του τρόπου που τα ακραία καιρικά φαινόμενα του διαστήματος επηρεάζουν την περιοχή.
Απροσδόκητος δακτύλιος
Όταν ο Dan Baker από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο και οι συνεργάτες του ανέλυσαν τα πρώτα δεδομένα από την αποστολή, όμως, βρήκαν το εντελώς αναπάντεχο και εκπληκτικό νέο "electro δακτύλιο" που βρίσκεται μεταξύ των δύο γνωστών δακτυλίων, που εμφανίστηκε μετά τις 2 Σεπτεμβρίου πέρυσι. Σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science, ο "διακριτός δακτύλιος των υψηλά σχετικιστικών ηλεκτρονίων συνεχίστηκε, αλλάζοντας μόνο σταδιακά" έως ότου εξαφανίστηκε απότομα την 1η Οκτωβρίου. Ενώ ο εσωτερικός δακτύλιος της ζώνης Van Allen και ο νέος δακτύλιος έδειξε πολύ μικρή μεταβολή κατά τη διάρκεια τεσσάρων εβδομάδων, το πιο μακρινό τμήμα του εξωτερικού της ζώνης Van Allen φάνηκε να αλλάζει σημαντικά κατά τη διάρκεια της ίδιας περιόδου. Στο τέλος, στο θάνατο του νέου δακτυλίου, σχεδόν σε ολόκληρη τη εξωτερική ζώνη το πλήθος ηλεκτρονίων ελαττώθηκε, σύμφωνα με τους αισθητήρες των ανιχνευτών.
Ο Baker εξηγεί ότι οι ερευνητές δεν έχουν ιδέα για το αν ο σχηματισμός αυτού του τρίτου δακτυλίου είναι περιοδικός ή συμβαίνει πολύ σπάνια. "Αυτό είναι ένα από τα πράγματα που θέλουμε πραγματικά να μελετήσουμε προσεκτικά με τους ανιχνευτές Van Allen για μεγάλες χρονικές περιόδους. Δεν έχουμε δει καμία επανάληψη τους τελευταίους μήνες", λέει. Το ωστικό διαπλανητικό κύμα, το οποίο πιστεύεται ότι κατέστρεψε το νέο δακτύλιο, είναι μια διαταραχή που κινείται μπροστά από μία "στεφανιαία μαζική εκτίναξη" από την επιφάνεια του ήλιου, η οποία επηρέασε τη μαγνητόσφαιρα της Γης. "Παρήγαγαν μια ξαφνική αύξηση στην ταχύτητα του ηλιακού άνεμου, τη πυκνότητα και τη ένταση του μαγνητικού πεδίου", εξηγεί ο Baker. "Θα εκπλαγώ αν δω αυτό το είδος του συμβάντος και πάλι. Δεν το έχουμε δει τους τελευταίους πέντε μήνες."
Όταν ο Dan Baker από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο και οι συνεργάτες του ανέλυσαν τα πρώτα δεδομένα από την αποστολή, όμως, βρήκαν το εντελώς αναπάντεχο και εκπληκτικό νέο "electro δακτύλιο" που βρίσκεται μεταξύ των δύο γνωστών δακτυλίων, που εμφανίστηκε μετά τις 2 Σεπτεμβρίου πέρυσι. Σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Science, ο "διακριτός δακτύλιος των υψηλά σχετικιστικών ηλεκτρονίων συνεχίστηκε, αλλάζοντας μόνο σταδιακά" έως ότου εξαφανίστηκε απότομα την 1η Οκτωβρίου. Ενώ ο εσωτερικός δακτύλιος της ζώνης Van Allen και ο νέος δακτύλιος έδειξε πολύ μικρή μεταβολή κατά τη διάρκεια τεσσάρων εβδομάδων, το πιο μακρινό τμήμα του εξωτερικού της ζώνης Van Allen φάνηκε να αλλάζει σημαντικά κατά τη διάρκεια της ίδιας περιόδου. Στο τέλος, στο θάνατο του νέου δακτυλίου, σχεδόν σε ολόκληρη τη εξωτερική ζώνη το πλήθος ηλεκτρονίων ελαττώθηκε, σύμφωνα με τους αισθητήρες των ανιχνευτών.
Ο Baker εξηγεί ότι οι ερευνητές δεν έχουν ιδέα για το αν ο σχηματισμός αυτού του τρίτου δακτυλίου είναι περιοδικός ή συμβαίνει πολύ σπάνια. "Αυτό είναι ένα από τα πράγματα που θέλουμε πραγματικά να μελετήσουμε προσεκτικά με τους ανιχνευτές Van Allen για μεγάλες χρονικές περιόδους. Δεν έχουμε δει καμία επανάληψη τους τελευταίους μήνες", λέει. Το ωστικό διαπλανητικό κύμα, το οποίο πιστεύεται ότι κατέστρεψε το νέο δακτύλιο, είναι μια διαταραχή που κινείται μπροστά από μία "στεφανιαία μαζική εκτίναξη" από την επιφάνεια του ήλιου, η οποία επηρέασε τη μαγνητόσφαιρα της Γης. "Παρήγαγαν μια ξαφνική αύξηση στην ταχύτητα του ηλιακού άνεμου, τη πυκνότητα και τη ένταση του μαγνητικού πεδίου", εξηγεί ο Baker. "Θα εκπλαγώ αν δω αυτό το είδος του συμβάντος και πάλι. Δεν το έχουμε δει τους τελευταίους πέντε μήνες."
Σύμφωνα με τους ερευνητές, προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι ο πληθυσμούς ηλεκτρονίων στην εξωτερική ζώνη είναι πολύ πιο ευαίσθητος στις καιρικές διαστημικές συνθήκες και θα δούμε άμεση απάντηση στις αλλαγές του ηλιακού ανέμου, του διαπλανητικού μαγνητικού πεδίου και στη γεωμαγνητική δραστηριότητα. Μάλιστα, ισχυρίζονται ότι ο σχηματισμός του νέου "δακτυλίου αποθήκευσης" θα μπορούσε να έχει τις ρίζες του σε μια άλλη απώλεια της εξωτερικής ζώνης ηλεκτρονίων που συνέβη στις 3 Σεπτεμβρίου, που προκλήθηκε από ένα προηγούμενο κύμα σοκ ανιχνεύεται ως μια απότομη αύξηση στην ταχύτητα του ηλιακού ανέμου και μια απότομη αλλαγή στο διαπλανητικό μαγνητικό πεδίο.
Σύμφωνα με τον Baker, αυτό το εκπληκτικό εύρημα "δείχνει ότι μερικές από τις πιο <αγαπημένες> μας πεποιθήσεις σχετικά με τη δομή και τη δυναμική της ζώνης ακτινοβολίας πρέπει να επανεξεταστούν σε ένα θεμελιώδες επίπεδο. Θα πρέπει να δούμε τι σημαίνει αυτό για τις μελλοντικές εργασίες των διαστημικών οχημάτων, κ.λπ."
Πηγή, physicsworld
Απόδοση, Δ. Γιάκας
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου