Şimşek fırtınaları uzay havasıyla kozmik tilt oynuyor

Yıldırım düştüğünde elektronlar aşağıya doğru akmaya başlar. Yeni bir çalışmada, Colorado Boulder Üniversitesi’ndeki bir lisans öğrencisi liderliğindeki araştırmacılar, Dünya’daki hava durumu ile uzay havası arasında yeni bir bağlantı keşfettiler. Ekip, gezegenimizdeki yıldırım fırtınalarının özellikle yüksek enerjili veya “ekstra sıcak” elektronları iç radyasyon kuşağından (Dünya’yı bir iç tüp gibi çevreleyen yüklü parçacıklar tarafından sarılmış bir uzay bölgesi) yerinden çıkarabileceğini ortaya çıkarmak için uydu verilerini kullandı.

Ekibin sonuçları uyduların ve hatta astronotların uzaydaki tehlikeli radyasyondan kaçınmasına yardımcı olabilir. Başyazar ve lisans öğrencisi Max Feinland, bunun, yakalanmak istemeyeceğiniz bir tür sağanak yağış olduğunu söyledi.

Lisans derecesini CU Boulder’da havacılık ve uzay mühendisliği bilimleri alanında 2024 baharında alan Feinland, “Bu parçacıklar korkutucu olanlar veya bazı insanların ‘öldürücü elektronlar’ dediği şeylerdir” dedi. “Uydulardaki metalleri delebilirler, devre kartlarına çarpabilirler ve Uzayda bir insana çarparlarsa kanserojen olurlar.”

çalışma 8 Ekim’de ortaya çıktı dergide Doğa İletişimi.

Bulgular, Dünya’nın manyetik alanı tarafından üretilen radyasyon kuşaklarına göz atıyor. Makalenin ortak yazarı ve CU Boulder’daki Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı’nda (LASP) yardımcı doçent olan Lauren Blum, bu bölgelerden ikisinin gezegenimizi çevrelediğini açıkladı: Zaman içinde çok fazla hareket etseler de, iç kuşak eğilimlidir. yüzeyin 600 milden fazla yukarısında başlayacak. Dış kuşak Dünya’dan yaklaşık 12.000 mil uzakta başlıyor. Uzaydaki bu havuz şamandıraları, güneşten gezegenimize doğru akan yüklü parçacıkları hapseder ve Dünya’nın atmosferi ile güneş sisteminin geri kalanı arasında bir tür bariyer oluşturur.

Ama tam olarak hava geçirmez değiller. Örneğin bilim insanları, yüksek enerjili elektronların dış radyasyon kuşağından Dünya’ya doğru düşebileceğini uzun zamandır biliyorlardı. Ancak Blum ve meslektaşları, kuşağın iç kısmından gelen benzer bir yağmuru fark eden ilk kişiler oldu.

Başka bir deyişle, Dünya ve uzay göründüğü kadar ayrı olmayabilir.

Blum, “Uzay havası gerçekten hem yukarıdan hem de aşağıdan yönlendiriliyor” dedi.

Maviden cıvata

Bu, yıldırımın gücünün bir kanıtıdır.

Dünya’da gökyüzünde bir şimşek çaktığında, bu enerji patlaması aynı zamanda uzayın derinliklerine doğru spiral şeklinde radyo dalgaları da gönderebilir. Eğer bu dalgalar radyasyon kuşaklarındaki elektronlara çarparsa, onları serbest bırakabilirler; bu tıpkı suyu düşürmek için şemsiyenizi sallamak gibi bir şeydir. Bazı durumlarda, bu tür “yıldırım kaynaklı elektron çökelmesi” Dünya atmosferinin kimyasını bile etkileyebilir.

Bugüne kadar araştırmacılar yalnızca iç radyasyon kuşağından düşen düşük enerjili veya “daha soğuk” elektronların doğrudan ölçümlerini toplamışlardı.

Blum, “Genellikle iç kemerin biraz sıkıcı olduğu düşünülür” dedi. “Kararlıdır. Her zaman oradadır.”

Ekibinin yeni keşfi neredeyse tesadüfen ortaya çıktı. Feinland, NASA’nın artık hizmet dışı bırakılan Güneş, Anormal ve Manyetosferik Parçacık Gezgini (SAMPEX) uydusundan gelen verileri analiz ederken tuhaf bir şey gördü: iç kuşakta hareket eden yüksek enerjili elektron kümeleri gibi görünen şeyler.

Feinland, “Lauren’a etkinliklerimden bazılarını gösterdim ve ‘Bunların olması gereken yer burası değil’ dedi” dedi. “Bazı literatür, iç kuşakta hiçbir şekilde yüksek enerjili elektronların bulunmadığını öne sürüyor.”

Ekip daha derine inmeye karar verdi.

Feinland, 1996’dan 2006’ya kadar iç kuşakta toplam 45 yüksek enerjili elektron dalgası saydı. Bu olayları Kuzey Amerika’daki yıldırım çarpması kayıtlarıyla karşılaştırdı. Tabii ki, elektronlardaki bazı artışlar, yere yıldırım düşmesinden bir saniyeden daha kısa bir süre sonra meydana gelmiş gibi görünüyordu.

Elektron tilt

Ekip şöyle düşünüyor: Bir yıldırım düşmesinin ardından Dünya’dan gelen radyo dalgaları, uzayda bir tür manik tilt oyunu başlatıyor. İç kuşaktaki elektronlara çarpıyorlar ve bunlar daha sonra Dünya’nın kuzey ve güney yarımküreleri arasında sıçramaya başlıyor; yalnızca 0,2 saniyede ileri geri gidiyorlar.

Ve elektronlar her sıçradığında, bir kısmı kuşaktan atmosferimize düşüyor.

Blum, “Sıçrayan ve sonra geri dönüp tekrar sıçrayan büyük bir elektron bloğunuz var” dedi. “Bu ilk sinyali göreceksiniz ve kaybolacak.”

Blum bu tür olayların ne sıklıkta gerçekleştiğinden emin değil. Çoğunlukla güneşin çok fazla yüksek enerjili elektron yaydığı ve iç kuşağı bu parçacıklarla doldurduğu yüksek güneş aktivitesi dönemlerinde meydana gelebilirler.

Araştırmacılar bu olayları daha iyi anlamak, böylece bunların ne zaman meydana geleceğini tahmin edebilmek ve potansiyel olarak insanların ve elektronik cihazların yörüngede güvende kalmasına yardımcı olmak istiyorlar.

Feinland ise bu muhteşem fırtınaları inceleme şansı bulduğu için minnettar.

“Bu projeyi yapana kadar araştırmayı ne kadar sevdiğimin farkında bile değildim” dedi.

Yeni çalışmanın diğer ortak yazarları arasında CU Boulder’da Ann ve HJ Smead Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilimleri Bölümü’nde doçent olan Robert Marshall, Boston Üniversitesi’nden Longzhi Gan, Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’ndan Mykhaylo Shumko ve The Mark Looper yer alıyor. Havacılık ve Uzay Şirketi.