Dünya’nın radyasyon kuşaklarındaki elektronlar, Kutuplar arasında sıçrayan, tipik olarak ileri geri sarmal şeklinde sarı ve kırmızı kesitler olarak gösterilir. Bununla birlikte, kayışlardaki bozulmalar, elektronları tipik yörüngelerinin dışına çıkararak, auroraları ateşleyebilecekleri Kuzey ve Güney Kutbu’nda yağmalarına neden olabilir. Kredi bilgileri: Emmanuel Masongsong
kullanma NASACubeSat tarafından finanse edilen bilim adamları, gezegenimize yağan ve uzay altyapısı ve atmosferik modelleme için etkileri olabilecek yeni bir süper hızlı, enerjik elektron kaynağı keşfettiler.
California Los Angles Üniversitesi’nden (UCLA) bilim adamları, Elektron Kayıpları ve Alan Araştırması veya ELFIN misyonunu kullanarak düşük Dünya yörüngesinden “elektron yağışı” olarak bilinen bu yağmuru gözlemlediler. ELFIN, CubeSats olarak bilinen bir çift küçük, küp şeklindeki uydudur. UCLA lisans ve yüksek lisans öğrencileri tarafından küçük bir personel danışman ekibinin rehberliğinde inşa edilmiş ve işletilmiştir.
ELFIN verilerini NASA’nın Substorms sırasındaki Olayların Zaman Tarihi ve Makro Ölçekli Etkileşimlerden veya THEMIS uzay aracından daha uzak gözlemlerle birleştiren bilim adamları, elektron yağmurunun, dalgalanan bir elektromanyetik dalga türü olan Whistler dalgalarından kaynaklandığını belirlediler. plazma boşlukta. Sonuçları, yayınlanan Doğa İletişimiönde gelen teorilerin daha önce tahmin ettiğinden daha fazla elektron çökeltisi buldu.
Yeni makalenin baş yazarı ve UCLA Dünya, Gezegen ve Uzay Bilimleri (EPSS) araştırmacısı Xiaojia Zhang, “ELFIN, bu süper hızlı elektronları ölçen ilk uydu” dedi. “Misyon, benzersiz bakış açısı nedeniyle yeni içgörüler sağlıyor.”
THEMIS ve ELFIN uyduları (sırasıyla camgöbeği ve yeşille gösterilen yörüngeler) elektron yağmurunun gizemini anlamaya yardımcı olmak için birlikte çalıştı. Whistler dalgaları (mor) elektronlarla etkileşime girdiğinde, onlara ekstra enerji (kırmızı spiral) verebilir ve bu da onların atmosfere düşmesine neden olur. Kredi: Zhang ve ark. 2022
Dünya’ya yakın uzay ortamı son derece dinamiktir ve Van Allen radyasyon kuşakları adı verilen gezegenin etrafında dev halkalar halinde dönen yüklü parçacıklarla doludur. İki el arasında ileri geri sıçrayan sarmal bir sinsi gibi, radyasyon kuşaklarındaki elektronlar, Dünya’nın Kuzey ve Güney manyetik kutupları arasında spiraller halinde hareket eder. Belirli koşullar altında, radyasyon kuşaklarında Whistler dalgaları adı verilen elektromanyetik titreşimler meydana gelebilir, elektronlara enerji vererek ve hızlandırarak atmosferde kaybolup elektron yağmurunu oluşturabilirler.
THEMIS’in Whistler dalgaları gözlemlerini, ELFIN’in elektron verilerini ve karmaşık bilgisayar modellemesini birleştiren ekip, Whistler dalgalarının, önceki teorilerden beklenen miktarın çok ötesinde, atmosfere hızlı bir elektron akışına nasıl neden olduğunu gördü. Mevcut uzay hava durumu modelleri, yalnızca göz kamaştırıcı auroralara katkıda bulunmakla kalmayan, aynı zamanda düşük yörüngeli uydulara zarar verebilecek ve atmosferik kimyayı etkileyebilecek bu ekstra elektron akışını hesaba katmıyor.
EPSS’de ortak yazar, enstrüman lideri ve uzay fiziği doktora öğrencisi Colin Wilkins, “Kendi kurduğumuz donanımdan gelen verileri kullanarak uzay bilimi bilgimizi artırmış olmak gerçekten tatmin edici bir duygu” dedi. “Bunu gerçekleştirmek için perde arkasında muazzam bir çaba ve kararlılık gerekiyor.”
Ekip ayrıca, atmosfere bu tür radyasyon kuşağı kaybının, Dünya’ya yakın alanı etkileyebilecek gelişmiş güneş aktivitesinin neden olduğu rahatsızlıklar olan jeomanyetik fırtınalar sırasında önemli ölçüde artabileceğini gösterdi. Mevcut modeller bunu hesaba katmaz, dolayısıyla elektron çökeltmesinin etkilerini hafife alır.
Elektron kayıplarının atmosfer üzerindeki etkisindeki faktoring, yalnızca karasal modelleme için değil, aynı zamanda Dünya’nın manyetik ortamını anlamak ve uydulara, astronotlara ve diğer uzay altyapısına yönelik tehlikeleri tahmin etmek için de önemlidir. Uzayın genellikle üst atmosferimizden ayrı olduğu düşünülse de, ikisi ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Nasıl bağlantılı olduklarını anlamak, ticaret, Dünya izleme, telekomünikasyon ve turizm için giderek daha önemli hale gelen bölgeden geçen uydulara ve astronotlara fayda sağlayabilir.
“ELFIN misyonu, UCLA öğrencilerine kampüste endüstri çapında bir proje üzerinde çalışma şansı verdi ve bilimin kalitesinden ödün vermeden 300’ün üzerinde lisans öğrencisiyle bu kadar çok şey başardığımız için gurur duyuyorum. “Ethan Tsai, ortak yazar, proje yöneticisi ve uzay fiziği alanında doktora öğrencisi. “ELFIN uydularından elde edilen veriler, uzay hava durumu araştırmalarının en ileri noktasında yer alıyor ve önümüzdeki on yılda dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar tarafından yoğun bir şekilde kullanılacak, bu nedenle verilerimizi tüm uzay bilimi için açık ve kolayca erişilebilir kılmak için çok çalıştık. toplum.”
Referans: Xiao-Jia Zhang, Anton Artemyev, Vassilis Angelopoulos, Ethan Tsai, Colin Wilkins, Satoshi Kasahara, Didier Mourenas, Shoichiro Yokota, Kunihiro Keika, Tomoaki Hori, Yoshizumi tarafından “Dünyanın radyasyon kuşaklarında enerjik elektronların süper hızlı çökeltilmesi” Miyoshi, Iku Shinohara ve Ayako Matsuoka, 25 Mart 2022, Doğa İletişimi.
DOI: 10.1038/s41467-022-29291-8