Naukowcy odkryli "elektrownię" zasilającą burze geomagnetyczne w otoczeniu Ziemi. To obszar w koniuszku tzw. ogona magnetosfery, w którym magazynowane są silnie naładowane cząstki pochodzące z burz słonecznych. To właśnie one odpowiadają za spektakularne zjawisko, jakim są zorze polarne.
- W końcu udało nam się dowiedzieć, skąd pochodzi energia, która zasila zorze w pogodzie kosmicznej - powiedział współautor badań Vassilis Angelopoulos, fizyk kosmosu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles.
Deformacja magnetosfery
Podczas silnych burz słonecznych, naładowane cząstki bombardują pole magnetyczne Ziemi. Angelopoulos tłumaczy, że wiatr słoneczny pcha strumienie plazmy i cząsteczek ze słońca z prędkością 1,6 mln km/h. Deformują one pole magnetyczne Ziemi, wywierając na nie nacisk od strony Słońca i rozciągając ją po drugiej, ciemnej stronie planety.
W ten sposób powstaje tam tzw. ogon magnetosfery. Wysokoenergetyczne cząstki podążają wzdłuż niego, a następnie wracają z powrotem ku Ziemi w formie burz geomagnetycznych, podczas których się rozładowują.
Piękne i problematyczne
To właśnie te burze odpowiadają za powstawanie zjawiska świetlnego, jakim jest zorza polarna, na półkuli północnej określana łacińską nazwą Aurora borealis, a na południowej - Aurora australis. To nie tylko piękna, spektakularnie wyglądająca poświata na niebie. Towarzyszące zorzom warunki powodują wybuchy promieniowania, które może zagrozić satelitom na orbicie i astronautom. Związane z nimi przepięcia energii mogą zakłócić pracę ziemskich systemów zasilania.
Przykładem takiej sytuacji był tzw. Carrington Event - potężna burza słoneczna, która zdarzyła się w 1859 r., i wyłączyła większość ówczesnej sieci telegraficznej. Dlatego przewidywanie takich zdarzeń jest jednym z priorytetów fizyki kosmicznej - pozwoli uniknąć strat i zagrożeń.
Magazyn kosmicznej energii
Właśnie temu zagadnieniu jest poświęcona misja THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms). W jej ramach NASA wypuściła na orbitę pięć identycznie wyposażonych satelitów służących głównie do badań magnetosfery, zórz polarnych i związanych z nimi zjawisk.
Dwie z tych sond okrążają Księżyc. Ich pomiary ujawniły, skąd przychodzą strumienie energii podczas kosmicznych burz. Okazało się, że choć pole magnetyczne Ziemi rozciąga się na tysiące kilometrów, energia z wiatru słonecznego jest magazynowana w stosunkowo niewielkiej przestrzeni ogona magnetosfery.
Burza jak spięcie
- Ten strumień wiatru nasila pole magnetyczne tak, aż nie może ono gromadzić więcej energii, i w tym momencie uwalnia ją w gwałtownym wybuchu przypominającym zwarcie, czyli w formie burzy geomagnetycznej - wyjaśnia David Sibeck, fizyk magnetosfery z Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA pracujący przy misji THEMIS.
- Te wyniki pokazują, że nawet lokalne i niewielkie procesy mikrofizyczne mogą mieć konsekwencje dla całego środowiska Ziemi - dodał.
Teraz, gdy naukowcy już wiedzą, skąd biorą początek burze geomagnetyczne, spróbują lepiej przewidywać ich występowanie. - Chcemy zrozumieć, jak częste są i przy jakich parametrach wiatru słonecznego pojawiają się i znikają - zapowiada Angelopoulous. Żeby to osiągnąć, zamierzają uruchomić małe kosmiczne stacje pogodowe z miniaturowymi czujnikami śledzącymi burze.
Autor: js/rs / Źródło: space.com
Źródło zdjęcia głównego: NASA