Bariera, która chroni Ziemię przed „zabójczymi elektronami”

Na wysokości ok. 11 600 km ponad Ziemią została odkryta niewidzialna bariera, która zapobiega przedostaniu się „zabójczych elektronów” do naszej planty. Ładunki te krążą wokół Ziemi z prędkością bliską prędkości światła i stanowią zagrożenie dla astronautów i satelitów oraz powodują zniszczenia systemów kosmicznych podczas intensywnych burz słonecznych.

Bariera, która chroni Ziemię przed „zabójczymi elektronami”

Bariera została odkryta w pasie radiacyjnym Van Allena – dwóch pierścieniach o kształcie donuta, złożonych z elektronów i protonów o wysokiej energii. Pas ten, utrzymywany w miejscu przez pole magnetyczne Ziemi, okresowo powiększa się i kurczy w odpowiedzi na nadchodzące zaburzenia energetyczne pochodzące ze Słońca.

Pas radiacyjny Van Allena został odkryty w 1958 roku przez profesora James’a Van Allena i jego zespół na Uniwersytecie Iowa. Składa się z pasa wewnętrznego i zewnętrznego, rozpościerającego się aż do wysokości 40 250 km nad powierzchnią Ziemi. W 2013, Daniel Baker, dyrektor LASP (Laboratory for Atmospheric and Space Physics) Uniwersystetu Kolorado w Boulder poprowadził zespół, który użył bliźniaczej sondy Van Allena, wyemitowanej przez NASA w 2012 roku, by odkryć trzeci, przejściowy „pierścień akumulacyjny”. Znajduje się on pomiędzy wewnętrznym i zewnętrznym pasem radiacyjnym Van Allena i wydaje się pojawiać i znikać w  zależności od intensywności pogody kosmicznej.

Zagadka, którą w ostatnim czasie starano się rozwikłać, dotyczyła „ekstremalnie ostrej” granicy na wewnętrznym skraju zewnętrznego pasa na wysokości bezwzględnej, wynoszącej prawie 11 600 km, która wydaje się zapobiegać przemieszczaniu się ultraszybkich elektronów w kierunku ziemskiej atmosfery. Informacja o jej odkryciu pojawiła się w czasopiśmie Nature[1].

Zespół naukowców myślał początkowo, że wysoko naładowane elektrony, które krążą wokół Ziemi z prędkością większą niż 160 000 km na sekundę, znoszone są w dół w kierunku górnej warstwy atmosfery i stopniowo znikają wskutek oddziaływania z cząsteczkami powietrza. Jednak okazuje się, że to odkryta bariera zatrzymuje je i to na wysokościach znacznie większych niż poziom atmosfery. Zespół wziął pod uwagę kilka rozwiązań, które wyjaśniałyby utrzymywanie się takiej bariery. Jednym z nich mogłyby być linie ziemskiego pola magnetycznego, które wyłapują i kontrolują protony i elektrony, odbijając je pomiędzy ziemskimi biegunami. Naukowcy brali pod uwagę także fale radiowe pochodzące z naziemnych transmiterów, które mogłyby powodować rozproszenie naładowanych elektronów na barierze, zapobiegając ich przemieszczaniu się niżej.

Innym wytłumaczeniem jest gigantyczna chmura zimnego, elektrycznie naładowanego gazu, zwanego plazmosferą, która rozpoczyna się na wysokości około 970 km i rozciąga się na tysiące kilometrów aż do zewnętrznego pasa radiacyjnego Van Allena. Według naukowców gaz ten rozprasza elektrony na odkrytej granicy, a skutkiem ubocznym tego są fale elektromagnetyczne o niskiej częstotliwości, co objawia się plazmosferycznym „syczeniem”.

 „Uważam, że kluczowe jest teraz kontynuowanie obserwowania tego obszaru w jak najlepszej jakości. Możemy to osiągnąć dzięki potężnym narzędziom zamontowanym w sondzie Van Allena. Jeżeli Słońce faktycznie zniszczy ziemską magnetosferę w wyniku koronalnego wyrzutu masy (CME), podejrzewam, że dojdzie do przełamania tej bariery na krótki okres czasu” powiedział Baker.

  1. N. Baker, A. N. Jaynes, V. C. Hoxie, R. M. Thorne, J. C. Foster, X. Li, J. F. Fennell, J. R. Wygant, S. G. Kanekal, P. J. Erickson, W. Kurth, W. Li, Q. Ma, Q. Schiller, L. Blum, D. M. Malaspina, A. Gerrard, L. J. Lanzerotti (2014) An impenetrable barrier to ultrarelativistic electrons in the Van Allen radiation belts, Nature
  2. http://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141126133829.htm

Opracowała: Emilia Strzałka

Korekta: Anna Marczewska

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*