Laboratuvarda Dünya’nın manyetosferinin modellenmesi

Plazma adı verilen bir iyonize gaz akımı içine daldırılmış bir gezegen gibi manyetize edilmiş herhangi bir nesnenin etrafında bir manyetosfer oluşur. Dünya kendine özgü bir manyetik alana sahip olduğundan, gezegen uzaya uzanan, güneşten ve yıldızlardan gelen ölümcül kozmik ışınları ve parçacıkları engelleyen ve yaşamın kendisinin var olmasına izin veren büyük bir manyetosfer ile çevrilidir.

İçinde Plazma FiziğiPrinceton, UCLA ve Instituto Superior Técnico, Portekiz’den bilim adamları, laboratuvarda bazen sadece milimetre kalınlığında daha küçük manyetosferleri incelemek için bir yöntem bildirdiler.

Bu mini manyetosferler, kuyruklu yıldızların çevresinde ve ayın belirli bölgelerinin yakınında gözlendi ve uzay aracını hareket ettirdiği öne sürüldü. Daha büyük gezegen boyutundaki manyetosferleri incelemek için iyi test yataklarıdır.

Mini manyetosferler oluşturmak için plazma rüzgar tünelleri veya yüksek enerjili lazerler kullanılarak önceki laboratuvar deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, bu daha önceki deneyler, bilim adamlarının anlaması gereken tam 3B davranışı yakalamayan 1B manyetik alan ölçümleriyle sınırlıydı.

Yazar Derek Schaeffer, “Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, UCLA’daki Büyük Plazma Cihazı (LAPD) üzerindeki mini manyetosferleri incelemek için yeni bir deneysel platform geliştirdik” dedi.

Bu platform, LAPD’nin manyetik alanını hızlı lazerle çalışan bir plazma ve akımla çalışan bir dipol mıknatısla birleştirir.

LAPD manyetik alanı, güneş sisteminin gezegenler arası manyetik alanının bir modelini sağlarken, lazer güdümlü plazma, güneş rüzgarını ve dipol mıknatısı, Dünya’nın doğal manyetik alanı için bir model sağlar. Motorlu problar, on binlerce lazer atışından elde edilen verileri birleştirerek üç boyutlu sistem taramalarına izin verir.

Bu kurulumu kullanmanın bir avantajı, manyetik alan ve diğer parametrelerin dikkatli bir şekilde değiştirilip kontrol edilebilmesidir.

Dipol mıknatıs kapatılırsa, manyetosferin tüm işaretleri kaybolur. Dipolün manyetik alanı açıldığında, bir manyetosfer oluşumunun temel kanıtı olan bir manyetopoz tespit edilebilir.

Bir manyetopoz, manyetosferde, gezegensel manyetik alandan gelen basıncın güneş rüzgarı tarafından tam olarak dengelendiği yerdir. Deneyler, dipol manyetik alanı arttıkça manyetopozun daha da büyüdüğünü ve güçlendiğini ortaya koydu.

Manyetopoz üzerindeki etki, araştırmacılar tarafından deneysel sonuçlarını daha eksiksiz anlamak ve doğrulamak için gerçekleştirilen bilgisayar simülasyonları ile tahmin edildi. Bu simülasyonlar, yakın zamanda LAPD’ye kurulmuş bir katot kullanan çalışmalar da dahil olmak üzere gelecekteki deneylere de rehberlik edecektir.

Schaeffer, “Yeni katot, daha hızlı plazma akışlarını mümkün kılacak ve bu da birçok gezegende gözlemlenen yay şoklarını incelememize izin verecek.” Dedi.

Diğer deneyler, manyetik alanların muazzam enerjiyi serbest bırakmak için yok olduğu, Dünya’nın manyetosferinde önemli bir süreç olan manyetik yeniden bağlanmayı inceleyecektir.