Skisse av de forskjellige regionene i jordens magnetosfære. Klikk for å forstørre
ESAs Cluster-romfartøy var på rett sted til rett tid da de fløy gjennom et område av jordas magnetfelt som akselererer elektronene til omtrent 1/100 lysets hastighet. Regionen kalles elektrondiffusjonsregionen; en grense bare noen kilometer tykk mellom jordas magnetfelt og solens. I løpet av en time ble romskipet oppslukt i et elektrondiffusjonsområde, da solvinden fikk dette laget til å bevege seg frem og tilbake.
ESAs klyngesatellitter har flydd gjennom regioner i jordas magnetfelt som akselererer elektronene til omtrent en hundreledel av lysets hastighet. Observasjonene presenterer Cluster-forskere deres første påvisning av disse hendelsene og gir dem en titt på detaljene i en universell prosess kjent som magnetisk tilkobling.
25. januar 2005 befant de fire Cluster-romfartøyene seg på rett sted til rett tid: et område i verdensrommet kjent som en elektrondiffusjonsregion. Det er en grense på bare noen få kilometer tykk som oppstår i en høyde på omtrent 60 000 kilometer over jordoverflaten. Det markerer grensen mellom jordas magnetfelt og solen. Solens magnetiske felt føres til jorden av en vind av elektrisk ladede partikler, kjent som solvinden.
Et elektrondiffusjonsområde er som en elektrisk bryter. Når den blir vendt, bruker den energi som er lagret i solens og jordas magnetfelt for å varme opp de elektrisk ladede partiklene i nærheten til store hastigheter. På denne måten setter den i gang en prosess som kan resultere i opprettelsen av auroraen på jorden, hvor hurtig bevegelige ladede partikler kolliderer med atmosfæriske atomer og får dem til å gløde.
Det er også en mer uhyggelig side til elektrondiffusjonsregionene. De akselererte partiklene kan skade satellitter ved å kollidere med dem og føre til at elektriske ladninger bygger seg opp. Disse kortslutningene og ødelegger sensitivt utstyr.
Nitten ganger på en time fant Cluster-kvartetten seg oppslukt i et elektrondiffusjonsregion. Dette var fordi solvinden buffet grenselaget, og fikk den til å bevege seg frem og tilbake. Hver kryssing av elektrondiffusjonsregionen varte bare 10-20 millisekunder for hvert romfartøy, og likevel var et unikt instrument, kjent som Electron Drift Instrument (EDI), raskt nok til å måle de akselererte elektronene.
Observasjonen er viktig fordi den gir de mest komplette målingene ennå av et elektrondiffusjonsregion. "Ikke engang de beste datamaskinene i verden kan simulere elektrondiffusjonsregioner; de har bare ikke datakraften til å gjøre det, sier Forrest Mozer, University of California, Berkeley, som ledet etterforskningen av Cluster-dataene.
Dataene vil gi uvurderlig innsikt i prosessen med magnetisk tilkobling. Fenomenet forekommer overalt i universet på mange forskjellige skalaer, hvor som helst der det er sammenfiltrede magnetiske felt. I disse komplekse situasjonene kollapser magnetfeltene tidvis i mer stabile konfigurasjoner. Dette er tilkoblingen og frigjør energi gjennom elektrondiffusjonsregioner. På sola driver magnetisk tilkobling solfaktene som tidvis frigjør enorme mengder energi over solflekkene.
Dette arbeidet kan også ha en viktig betydning for å løse energibehov på jorden. Atomfysikere som prøver å bygge fusjonsgeneratorer prøver å skape stabile magnetiske felt i reaktorene sine, men plages av tilkoblingshendelser som ødelegger deres konfigurasjoner. Hvis prosessen med tilkobling kan forstås, vil kanskje måter å forhindre den i atomreaktorer bli klare.
Imidlertid ligger det fremover. "Vi må gjøre mye mer vitenskap før vi forstår gjenoppkobling fullstendig," sier Mozer, hvis mål nå er å forstå hvilke solvindforhold som utløser gjenforbindelseshendelsene og deres tilknyttede elektrondiffusjonsregioner sett av Cluster.
Originalkilde: ESA Portal
