Bilim insanları Dünya’nın radyasyon kuşaklarını etkileyen bir fenomen keşfetti

Alaska Fairbanks Üniversitesi’nden iki bilim insanı, Dünya’nın manyetosferine önemli miktarda yıldırım enerjisi taşıyan elektromanyetik bir dalga olan yeni bir tür “whistler” keşfetti.

Araştırma şu şekildedir: bugün yayınlandı Bilim İlerliyor.

Emekli profesör Vikas Sonwalkar ve yardımcı profesör Amani Reddy yeni dalga türünü keşfetti. Dalga, düşük enlemlerde iyonosfere giren yıldırım enerjisini manyetosfere taşır. Enerji, iyonosferin yaklaşık 55 mil yükseklikteki karşı yarımkürede alt sınırı tarafından yukarı doğru yansıtılır.

Yazarlar, daha önce, düşük enlemlerde iyonosfere giren yıldırım enerjisinin iyonosferde hapsolduğuna ve bu nedenle radyasyon kuşaklarına ulaşmadığına inanıldığını yazıyor. Kuşaklar, gezegeni çevreleyen ve Dünya’nın manyetik alanı tarafından yerinde tutulan iki yüklü parçacık katmanıdır.

“Toplum olarak uzay teknolojisine bağımlıyız,” dedi Sonwalkar. “Modern iletişim ve navigasyon sistemleri, uydular ve astronotların bulunduğu uzay araçları, radyasyon kuşaklarının zararlı enerji parçacıklarıyla karşılaşıyor ve bu da elektronik cihazlara zarar verebilir ve kansere neden olabilir.

“Radyasyon kuşakları ve karasal yıldırımlardan kaynaklananlar da dahil olmak üzere bunları etkileyen çeşitli elektromanyetik dalgalar hakkında daha iyi bir anlayışa sahip olmak, uzaydaki insan operasyonları için hayati önem taşıyor” dedi.

Sonwalkar ve Reddy’nin keşfi, “speküler olarak yansıyan düdük” adını verdikleri bir düdük dalgası türüdür. Düdük dalgaları, bir hoparlörden çalındığında ıslık sesi çıkarır.

Daha yüksek enlemlerde iyonosfere giren yıldırım enerjisi, manyetosfer içinde bir veya daha fazla yansımaya uğrayan, manyetosferik olarak yansıyan düdük adı verilen farklı bir düdük türü olarak manyetosfere ulaşır.

İyonosfer, yüksek iyon ve serbest elektron konsantrasyonuyla karakterize edilen Dünya’nın üst atmosferinin bir tabakasıdır. Güneş radyasyonu ve kozmik ışınlar tarafından iyonize edilir, bu da onu iletken hale getirir ve radyo iletişimi için kritik hale getirir çünkü radyo dalgalarını yansıtır ve değiştirir.

Dünya’nın manyetosferi, gezegeni çevreleyen ve Dünya’nın manyetik alanı tarafından oluşturulan bir uzay bölgesidir. Güneş rüzgarının parçacıklarının çoğunun atmosfere ulaşmasını ve yaşam ve teknolojiye zarar vermesini önleyen koruyucu bir bariyer sağlar.

Sonwalkar ve Reddy’nin araştırması, her iki düdük türünün de (speküler yansımalı düdükler ve manyetosferik yansımalı düdükler) manyetosferde bir arada bulunduğunu gösteriyor.

Yazarlar araştırmalarında, 2012 yılında fırlatılan ve 2019 yılına kadar faaliyet gösteren NASA’nın Van Allen Sondalarından elde edilen plazma dalgası verilerini ve Dünya Çapında Yıldırım Algılama Ağı’ndan elde edilen yıldırım verilerini kullandılar.

Aynasal olarak yansıyan düdük seslerini göz önünde bulundurarak, manyetosfere ulaşan yıldırım enerjisinin iki katına çıktığını gösteren bir dalga yayılım modeli geliştirdiler.

Van Allen Sondalarından elde edilen plazma dalgası verilerinin incelenmesi, aynasal olarak yansıyan düdük seslerinin yaygın bir manyetosferik fenomen olduğunu göstermiştir.

Yıldırımların büyük çoğunluğu, fırtına oluşumuna yatkın tropikal ve subtropikal bölgeler olan düşük enlemlerde meydana gelir.

Sonwalkar, “Bu, aynasal olarak yansıyan düdükçülerin, manyetosferik olarak yansıyan düdükçülere göre yıldırım enerjisinin muhtemelen daha büyük bir kısmını manyetosfere taşıdığı anlamına geliyor” dedi.

Yıldırım kaynaklı ıslık dalgalarının radyasyon kuşağı fiziği üzerindeki etkisi ve manyetosferik plazmanın uzaktan algılanmasında kullanımı 1950’lerden beri araştırılmaktadır.

Sonwalkar ve Reddy, UAF Mühendislik ve Maden Koleji’ndeki Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü’ndedir. Reddy ayrıca UAF Jeofizik Enstitüsü’ne bağlıdır.

Sonwalkar ve Reddy’nin araştırmaları, Ulusal Bilim Vakfı ve NASA’nın Rekabetçi Araştırmaları Teşvik Programı EPSCoR’dan alınan hibelerle destekleniyor.