القمر الصناعي في ناسا تصطاد الميدان المغناطيسي للأرض

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

ينفجر المجال المغناطيسي للأرض في بعض الأحيان إلى أغنية – لكن هذه التراكيب مكتوبة بالإشعاع الكهرومغناطيسي ، وليس الموجات السليمة.

عند تحويلها إلى إشارات صوتية ، على الرغم من ذلك ، فإن هذه رشقات غريبة تبدو وكأنها جوقة متزايدة من غناء النقيق مماثلة لطيور الصباح ، وهذا هو السبب في أن الفيزيائيين يطلقون على هذه رشقات قصيرة ومكثفة من الإشعاع “موجات جوقة”. يستمر كل انفجار من الإشعاع على بعد عدد قليل من أعشار ثانية ، ولكن يمكن أن تكرر الإشارات لساعات. وكما هي جميلة كما تبدو ، يمكن أن تكون موجات الجوقة خطرة للغاية الأقمار الصناعية في المدار.

قام فريق من الباحثين ، بقيادة الفيزيائي CM Liu من جامعة Beihang في الصين ، بقياس موجة جوقة نار من مكان غير متوقع ، وأكد جزءًا رئيسيًا من نظرية حول كيفية شكل هذه الموجات الغريبة.

الاستماع إلى موسيقى المغناطيسية

قامت الأقمار الصناعية الأربعة لمهمة Magnetospheric المتعددة في ناسا بقياس دفعة من موجات الجوقة القادمة من بقعة حوالي 102،526 ميلًا (165000 كيلومتر) ، بعيدًا عن “الذيل” الطويل من المجال المغناطيسي للأرض. (يجب أن يشبه المجال المغناطيسي لكوكبنا مثل الحقل المحيط بمغناطيس الشريط ، ولكن الجسيمات المشحونة كهربائيًا في الرياح الشمسية ادفع ضد المجال المغناطيسي ، لذا فإن الجانب يشير بعيدًا عن الشمس يمتد إلى ذيل طويل).

كل ما سمعه علماء الفلك الموجودين في جوقة أخرى بدأوا أقرب إلى المنزل ، على بعد حوالي 31690 ميلًا (51000 كيلومتر) من أرض. هذا أعلى من المدار حيث ستجد الأقمار الصناعية الجيولوجية ، لكنه لا يزال قريبًا بما يكفي من الكوكب أن المجال المغناطيسي أنيق ومنظم ، أشبه بمغناطيس الشريط. أبعد في الذيل ، خطوط المجال المغناطيسي للأرض تم تمديدها واشوهت إلى شيء أكثر فوضى. لم يعتقد الفيزيائيون أن موجات الجوقة يمكن أن تتشكل وسط الفوضى الممتدة لخطوط المجال المغناطيسي في الذيل-ولكن من الواضح أنه من الممكن بعد كل شيء.

وكتب ريتشارد هورن ، العلماء في جامعة كامبريدج: “الاكتشاف لا يستبعد النظرية الحالية ، لأن التدرجات المجال المغناطيسي المتوقعة يمكن أن تكون موجودة ، لكن هذا يعني أن العلماء بحاجة إلى إلقاء نظرة فاحصة”. الدراسة الحديثة ، في أ ورقة تعليق عليها.

حماية الأقمار الصناعية من “الإلكترونات القاتلة”

في الواقع ، يدعم الاكتشاف في الواقع جزءًا رئيسيًا من النظرية حول كيفية عمل موجات الجوقة. باستخدام بيانات من الأقمار الصناعية المتعددة المغناطيسية ، قام Liu وزملاؤه بقياس توزيع الإلكترونات في موجة الجوقة ، ورأوا شيئًا تنبأ به نماذج الفيزيائيين منذ عقود: ثقب.

لقد حير علماء الفلك على الميكانيكا الدقيقة وراء موجات الجوقة لمدة 70 عامًا تقريبًا. في بعض الأحيان ، تنتهي مجموعة من الإلكترونات بالدوران بعنف عبر المجال المغناطيسي للأرض ، ومع تدور الإلكترونات ، فإنها تطلق الطاقة في شكل الإشعاع. يتفاعل هذا الإشعاع مع الإلكترونات الأخرى (والتي ، بفضل الفيزياء الكم، تتصرف أيضًا مثل الأمواج) ويتم تضخيمها في موجات أكبر. لأن تلك الأمواج من الإشعاع تتشكل على طول مجال مغناطيسي ، حيث تشكل قوته وشحنه تدرجًا في فضاء، تنتهي الأمواج في رشقات نارية قصيرة ، كل من التردد الأعلى من الأخير: مثل الجوقة الصاعدة.

بينما تتشكل موجة الجوقة ، تقطع إلكترونية الحركة في بقع معينة على شكل الموجة. ولكن إذا كانت هناك مجموعات في بعض الأماكن ، فيجب أن تكون هناك ثغرات في أماكن أخرى ، وقام ليو وزملاؤه بقياس الفجوة في موجة جوقةهم. قد يشير ذلك إلى أن النموذج الكامل لكيفية شكل موجات الجوقة صحيح في الغالب – باستثناء الجزء الذي يمكن أن يتشكل فيه.

إذا كان Liu وزملاؤه صحيحين ، فقد تتشكل موجات الجوقة في أي مكان تقريبًا في الفضاء ، وليس فقط في الأماكن التي يكون فيها المجال المغناطيسي أنيقًا ولا يتم تشغيله بواسطة الرياح الشمسية. هذا يعني أننا يجب أن نبحث عن موجات جوقة من طريق الخروج في ذيل المجال المغناطيسي للأرض ، وليس فقط بالقرب من المنزل. ومن الناحية النظرية ، يجب أن تكون هناك موجات جوقة في المجال المغناطيسي لكل كوكب يحتوي على واحدة ، حتى لو كان فوضويًا قليلاً (حتى الآن لوحظت بالفعل كوكب المشتري و زحل).

إن فهم هذه الموجات بشكل أفضل قليلاً يمكن أن يساعد العلماء على التنبؤ بشكل أفضل بموعد ومكان حدوثهم ، وكذلك مدى قوتهم. يمكن أن يكون ذلك أمرًا حيويًا لسلامة الأقمار الصناعية التي تدور حول كوكبنا ، والتي تعرضها العواصف الشمسية وغيرها من رشقات الإشعاع المفاجئة من الفضاء العميق.

وكتب هورن: “تُعرف هذه الإلكترونات عالية الطاقة باسم” الإلكترونات القاتلة “لأنها أضرت بالعديد من الأقمار الصناعية ، والتي تكلف مئات الملايين من الدولارات”. “يتم الآن تضمين موجات الجوقة في نماذج التنبؤ المصممة لحماية هذه الأقمار الصناعية.”