En grafikk som representerer NASAs ACE og Wind og ESAs Cluster-romfartøy som møter solpartikkelstråler. Bildekreditt: UC Berkeley Trykk for større bilde
En flåte av romværsundersøkere fra NASA og European Space Agency observerte en enorm stråle av elektrisk ladede partikler i solvinden mellom solen og jorden. Strålen, minst 200 ganger så bred som jorden, ble drevet av sammenstøt av magnetiske felt i en prosess som ble kalt "magnetisk tilkobling".
magnetisk tilkobling i solvinden
Disse jetflyene er et resultat av naturlige partikkelakseleratorer som dverger alt som er bygget på jorden. Forskere bygger milelange partikkelakseleratorer på jorden for å slå sammen atomer i et forsøk på å forstå de grunnleggende lovene i fysikk.
Lignende drivkoblinger med tilkobling på nytt forekommer i jordens magnetiske skjold, og gir effekter som kan deaktivere kretsløp i romfartøy og forårsake alvorlige magnetiske stormer på planeten vår, og noen ganger forstyrre kraftstasjonene.
De nyoppdagede interplanetære jetflyene er langt større enn de som forekommer i jordas magnetiske skjold. Den nye observasjonen er den første direkte målingen som indikerer at magnetisk tilkobling kan skje på enorme skalaer.
Å forstå magnetisk tilkobling er grunnleggende for å forstå eksplosive fenomener i hele universet, for eksempel solfakkel (eksplosjoner med milliarder megaton i solens atmosfære), gammastråle-bursts (intense utbrudd av stråling fra eksotiske stjerner) og atomfusjon i laboratoriet. Akkurat som et gummibånd plutselig kan knipse når det vris for langt, er magnetisk tilkobling en naturlig prosess der energien i et stresset magnetfelt plutselig frigjøres når den skifter form, akselererer partikler (ioner og elektroner).
"Bare med koordinerte målinger fra Sun-Earth-forbindelse-romfartøyer som ACE, Wind og Cluster, kan vi utforske rommiljøet med enestående detaljer og i tre dimensjoner," sier Dr. Tai Phan, hovedforfatter av resultatene, fra University of California , Berkeley. "Verdensmiljøet nær jord er det eneste naturlige laboratoriet der vi kan foreta direkte målinger av fysikken til eksplosive magnetiske fenomener som forekommer i hele universet." Phans artikkel vises som omslagsartikkelen i Nature 12. januar.
Solvinden er en fortynnet strøm av elektrisk ladet (ionisert) gass som kontinuerlig blåser fra solen. Fordi solvinden er elektrisk ladet, bærer den solmagnetiske felt med seg. Solvinden som oppstår fra forskjellige steder på solen, bærer magnetfelt som peker i forskjellige retninger. Magnetisk tilkobling i solvinden finner sted når "ark" av motsatt rettede magnetfelt presses sammen. Dermed kobles arkene til å danne et X-formet tverrsnitt som deretter blir tilintetgjort eller ødelagt, for å danne en ny magnetisk linjegeometri. Opprettelsen av en annen magnetisk geometri produserer omfattende jetfly av partikler som strømmer bort fra tilkoblingsstedet.
Inntil nylig ble magnetisk tilkobling for det meste rapportert i jordas "magnetosphere", det naturlige magnetiske skjoldet som omgir jorden. Den er sammensatt av magnetfeltlinjer generert av planeten vår, og forsvarer oss mot den kontinuerlige strømmen av ladede partikler som utgjør solvinden ved å avlede dem. Imidlertid når de interplanetære magnetfeltlinjene som bæres av solvinden tilfeldigvis er i motsatt retning fra jordas magnetfeltlinjer, utløses tilkobling og solmateriale kan bryte gjennom jordskjoldet.
Noen tidligere hendelser på nytt ble målt i jordens magnetosfære antydet at fenomenet var i seg selv tilfeldig og ujevn i naturen, og strekker seg ikke mer enn noen titusenvis av kilometer. Imidlertid "Denne oppdagelsen avgjør en langvarig debatt om hvorvidt gjenoppkobling er i grunn ujevn, eller om den i stedet kan operere over store regioner i verdensrommet," sa Dr. Jack Gosling fra University of Colorado, en medforfatter på papiret og en pioner innen forskning på romforbindelse.
Det bredere bildet av magnetisk tilkobling dukket opp da seks romskip? de fire European Space Agency Cluster romfartøyene og NASAs Advanced Composition Explorer (ACE) og vindprober? flyr i solvinden utenfor jordas magnetosfære 2. februar 2002 og gjorde en tilfeldig oppdagelse. I løpet av en tidsperiode på omtrent to og en halv time observerte alle romfartøyer i rekkefølge en eneste enorm strøm av jettingpartikler, minst 2,5 millioner kilometer bred (omtrent 1,5 millioner miles eller nesten 200 jorddiametere), forårsaket av den største tilkoblingshendelsen noensinne målt direkte.
"Hvis den observerte gjenforbindelsen var ujevn, ville et eller flere romskip mest sannsynlig ikke ha opplevd en akselerert strøm av partikler," sa Phan. "Videre ville hendelser og tilfeldige tilkoblingshendelser igjen resultert i at forskjellige romskip oppdaget jetfly rettet i forskjellige retninger, noe som ikke var tilfelle."
Siden romfartøyet oppdaget jetjet i mer enn to timer, må tilkoblingen ha vært nesten jevn i det minste den tidsperioden. Ytterligere 27 storstilte tilkoblingshendelser? med tilhørende jetfly - ble identifisert av ACE og Wind, hvorav fire utvidet mer enn 50 jorddiametere, eller 650.000 kilometer (ca. 400.000 mil). Takket være disse tilleggsdataene kan teamet konkludere med at tilkobling i solvinden skal sees på som et utvidet og jevn fenomen.
Arrangementet 2. februar 2002 kunne vært betydelig større, men romskipet ble skilt med ikke mer enn 200 jorddiametere, så dens virkelige omfang er ukjent. To nye NASA-oppdrag vil bidra til å måle den faktiske størrelsen på disse hendelsene og undersøke dem mer detaljert. Oppdraget Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO), planlagt lansert i mai eller juni 2006, vil bestå av to romskip som kretser rundt solen på motsatte sider av Jorden, atskilt med så mye som 186 millioner miles (nesten 300 millioner kilometer). Deres viktigste oppgave er å observere koronale masseutslipp, milliarder tonn utbrudd av elektrisk ladet gass fra solen, i tre dimensjoner. Imidlertid vil romskipet også kunne oppdage magnetiske tilkoblingshendelser som oppstår i solvinden med instrumenter som måler magnetiske felt og ladede partikler. Magnetospheric Multi-Scale-oppdraget (MMS), planlagt for lansering i 2013, vil bruke fire identiske romfartøyer i forskjellige jordbaner for å utføre detaljerte studier av årsaken til magnetisk tilkobling i jordens magnetosfære.
Originalkilde: NASA News Release
