Soğuk kutup gökyüzünde, NASA roketi aktif bir aurora’nın ısıyı yükseltmesini izleyecek

Kuzey ışıklarını yukarıda görüyorsanız, muhtemelen soğuk, kutupsal bir iklimdesiniz demektir. Ancak, üstünüzdeki aurora borealis olarak da bilinen soğuk hava lezzetleri aslında önemli bir ısı kaynağıdır. Yeni bir NASA görevi, bu enerji değişim sürecini yakından incelemek için aktif bir auroradan geçmeyi umuyor. Aktif Aurora veya INCAA görevi sırasında Ion-Neutral Coupling için başlatma penceresi 23 Mart’ta Alaska, Poker Flat’teki Poker Flat Research Range’de açılıyor.

Dünyanın en düşük atmosferik tabakası olan troposferin sakinleri olarak, nötr parçacıklardan oluşan havaya alışkınız. Soluduğumuz oksijen ve nitrojen, tüm elektronlarından sorumlu olan manyetik olarak dengeli atomlar ve moleküllerdir. Ama bizden yüzlerce mil yukarıda, havamız karakterini temelden değiştirmeye başlıyor. Güneşin filtrelenmemiş ışınları tarafından enerjilendirilen elektronlar, atomlarından koparılır ve daha sonra pozitif bir yük alırlar. Bir zamanlar nötr olan bir gaz, plazma olarak bilinen maddenin elektriksel olarak reaktif durumuna dönüşür.

Nötr gazın bitip plazmanın başladığı yerde kesin bir sınır yoktur. Bunun yerine, iki popülasyonun birbirine karıştığı genişletilmiş bir sınır tabakası vardır. Günlük rüzgarlar ve manyetik dalgalanmalar, iki parçacık popülasyonunu farklı yönlere gönderir, ara sıra çarpışır ve sonuç olarak bazı ilginç fizikler yaratır.

Güney Carolina’daki Clemson Üniversitesi’nde fizik ve astronomi yardımcı doçenti ve INCAA misyonunun baş araştırmacısı Stephen Kaeppler, “Sürtünme harika bir benzetmedir” dedi. “Hepimiz ellerimizi ovuşturduğumuzu biliyoruz, ısınacaksın. Bu aynı temel fikir, sadece şimdi onun yerine gazlarla uğraşıyoruz.”

Nötr atmosfer ve plazmanın buluştuğu bu sınır tabakası sürekli sürtünme yaşar. Ancak aktif auroralar her şeyi bir üst seviyeye çıkarır.

Auroralar, Dünya’ya yakın uzaydan elektronlar aniden atmosferimize döküldüğünde oluşur. Sonunda nötr parçacıklarla çarpışarak onları tutuştururlar.

Kaeppler, “Bir kolej maçından sonra futbol sahasına saldırmak gibi” dedi. “Stadyumun tepesindeki insanlar sahaya doğru koşarlar ve sahaya yaklaştıkça kalabalık daha da kalınlaşır. Üst atmosferin artan nötr yoğunluğuyla karşı karşıya kalan elektronlar için bu böyledir.”

Kalabalık atmosfere dalan bu elektronlar, nötr atomlarla çarpışarak aurora içinde sürtünme ve ısı üretir. Ama aynı zamanda daha geniş sınır tabakasını karıştırarak daha büyük ölçeklerde karıştırma ve sürtünmeyi arttırırlar. Aurora’nın sınır tabakasını nasıl etkilediğini anlamak, nihayetinde üst atmosferimize ne kadar enerji saldıklarını anlamanın anahtarıdır.

Bu amaçla, Kaeppler ve ekibi, bir auroradan geçmeyi ve plazmanın nötr gazla buluştuğu bu sınır tabakasını nasıl değiştirdiğini ölçmeyi umarak INCAA’yı fırlatıyor.

INCAA, her biri ayrı bir sondaj roketine monte edilmiş iki faydalı yükten oluşur. Sondaj roketleri, Dünya’ya geri düşmeden önce birkaç dakikalık ölçümler için uzaya çıkmak üzere tasarlanmış küçük fırlatma araçlarıdır. Sondaj roketleri, tek bir yerde oluşabilen ve birkaç dakika içinde kaybolabilen auroralar gibi kısa süreli, geçici fenomenleri incelemek için idealdir.

Ekip, bir aurora tepesine gelene kadar fırlatma rampasında bekleyecek, ardından iki roketi hızlı bir şekilde art arda fırlatacak. İlk roket yukarı çıkarken, yaklaşık 186 millik en yüksek irtifasına ulaşmadan önce, havai fişek gösterilerinde kullanılanlara benzer renkli kimyasallar olan buhar izleyicileri salacak. Buhar izleyiciler, suyun nasıl hareket ettiğini görmek için suyla dolu bir lavaboya gıda boyası bırakmak gibi, nötr atmosferdeki rüzgarları izleyerek araştırmacıların yerden görebilecekleri görünür bulutlar oluşturur. İkinci roket kısa bir süre sonra fırlatılacak ve aurora içindeki ve çevresindeki plazmanın sıcaklığını ve yoğunluğunu ölçmek için yaklaşık 125 mil yüksekliğe ulaşacak.

Verilerin göstereceği şey herkesin tahminidir, ancak Kaeppler aurora’nın elektrikli havanın nötrle buluştuğu bu sınır tabakasını nasıl değiştirdiğini öğrenmeyi umuyor. Onu yere doğru itebilir, daha yükseğe kaldırabilir veya belki de kendi üzerine katlanmasına neden olabilir. Bu olasılıklardan herhangi biri, gezegenimizin etrafındaki boşlukla nasıl enerji alışverişinde bulunduğunu etkiler – ancak her şey ayrıntılara bağlıdır. Kaeppler, “Bütün bu faktörler, bunu incelemek için ilginç bir fizik problemi haline getiriyor.” Dedi.