Kunstnerens inntrykk av mikroturbulens sett av Cluster. Bildekreditt: ESA Klikk for å forstørre
Takket være målinger fra ESAs Cluster-oppdrag, har et team av europeiske forskere identifisert "mikro" -vorter i jordas magnetosfære.
Slik småskala virvelsturbulens, hvis eksistens ble spådd gjennom matematiske modeller, er ikke blitt observert før i verdensrommet. Resultatene er ikke bare relevante for romfysikk, men også for andre anvendelser som forskning om kjernefusjon.
9. mars 2002 krysset de fire klyngesatellittene, som flyr i tetraedrell formasjon på 100 kilometer avstand fra hverandre, den nordlige magnetiske kuspen? da de oppdaget. Magnetiske cusps er områdene over magnetpolene der magnetfeltlinjene rundt Jorden danner en magnetisk trakt.
De magnetiske cuspsene er de to viktige områdene i jordas magnetosfære hvor solenergi vinden? - en konstant strøm av ladede partikler generert av solen som krysser hele solsystemet - har direkte tilgang til det øvre lag av jordas atmosfære (ionosfæren).
Store mengder plasma (en gass med ladede partikler) og energi blir transportert gjennom disse og andre? Tilgjengelige? regioner, for å trenge gjennom magnetosfæren - Jordens naturlige beskyttelsesskjold. Bare mindre enn en prosent av all energien som bæres av solvinden og treffer jordas magnetosfære klarer faktisk å snike seg gjennom, men den kan fortsatt ha en betydelig innvirkning på jordiske systemer, som telekommunikasjonsnettverk og kraftledninger.
Solmaterialet som sniker seg, genererer turbulens i plasmaet rundt Jorden, ligner det i væsker, men med mer komplekse krefter involvert. Slik turbulens genereres for eksempel i overgangsområdene mellom lag av plasma med forskjellig tetthet og temperatur, men dens dannelsesmekanismer er ikke helt klare ennå.
Turbulensen eksisterer i forskjellige skalaer, fra noen få tusen til få kilometer over. Med in situ? Multi-point? målinger, rapporterte de fire Cluster-satellittene i 2004 om eksistensen av storskala turbulens - virvler opp til 40 000 kilometer i bredden av magnetopausen? (et grenselag som skiller magnetosfæren fra det frie rommet). Den nye oppdagelsen av? Mikro? turbulens, med virvler på bare 100 kilometer over, er en første i studien av plasmaet som omgir Jorden.
Cluster: et enestående diagnostisk verktøy
En slik oppdagelse er veldig relevant. For eksempel tillater det forskere å begynne å knytte liten og storstilt turbulens, og begynne å stille spørsmål ved hvordan den faktisk dannes og hva er sammenhengene. Hva er for eksempel de grunnleggende mekanismene som driver og former turbulensen? Hvor mye bidrar virvler til transport av masse og energi gjennom grenselag? Trengs små virvler for å generere store? Eller, på den annen side, sprer store virvler energien sin og skaper en kaskade av mindre?
I forsøket på å svare på disse spørsmålene, er Cluster et uten enestående diagnostisk verktøy for det første tredimensjonale kartet over nærmeste jordmiljø, og dets ekstraordinære blir gitt av dens samtidige observasjoner med flere romfartøy. Cluster revolusjonerer vår forståelse av måtene og mekanismene som solaktivitet påvirker Jorden.
Dessuten bidrar Cluster's studie av turbulensen i jordas plasma, med dynamikken og energiene som er involvert, til fremme av grunnleggende teorier om plasma. Dette er ikke bare viktig i astrofysikk, men også for forståelsen og håndteringen av plasma i laboratorier, gitt høye energier involvert. Dette er spesielt relevant for forskning på atomfusjon.
For eksempel kompletterer Cluster-data forskningen om plasmafysikk i det internasjonale ITER-prosjektet, et eksperimentelt trinn som involverer flere forskningsinstitutter over hele verden for morgendagens elektrisitetsproduserende kraftverk. I denne henseende har Cluster ved å undersøke seg inn i magnetosfæren fri tilgang til det eneste åpne, naturlige laboratoriet? for studiet av plasmafysikk.
Originalkilde: ESA Portal
