Naukowcy odkryli „elektrownię” zasilającą burze geomagnetyczne w otoczeniu Ziemi. To obszar w koniuszku tzw. ogona magnetosfery, w którym magazynowane są silnie naładowane cząstki pochodzące z burz słonecznych. To właśnie one odpowiadają za spektakularne zjawisko, jakim są zorze polarne.

 Rozmieszczenie satelitów THEMIS względem Ziemi

– W końcu udało nam się dowiedzieć, skąd pochodzi energia, która zasila zorze w pogodzie kosmicznej – powiedział współautor badań Vassilis Angelopoulos, fizyk kosmosu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles.

Oddziaływanie burzy słonecznej na magnetosferę Ziemi

Deformacja magnetosfery

Podczas silnych burz słonecznych, naładowane cząstki bombardują pole magnetyczne Ziemi. Angelopoulos tłumaczy, że wiatr słoneczny pcha strumienie plazmy i cząsteczek ze słońca z prędkością 1,6 mln km/h (440 km/s). Deformują one pole magnetyczne Ziemi, wywierając na nie nacisk od strony Słońca i rozciągając ją po drugiej, ciemnej stronie planety.

W ten sposób powstaje tam tzw. ogon magnetosfery. Wysokoenergetyczne cząstki podążają wzdłuż niego, a następnie wracają z powrotem ku Ziemi w formie burz geomagnetycznych, podczas których się rozładowują.


Przykład zobrazowania wiatru słonecznego przez japoński serwis ze stycznia 2012 r.

Piękne i problematyczne

To właśnie te burze odpowiadają za powstawanie zjawiska świetlnego, jakim jest zorza polarna, na półkuli północnej określana łacińską nazwą Aurora borealis, a na południowej – Aurora australis. To nie tylko piękna, spektakularnie wyglądająca poświata na niebie.

Przykładem ogromnej burzy geomagnetycznej był tzw. Carrington Event – potężna burza słoneczna, która zdarzyła się w 1859 r., i wyłączyła większość ówczesnej sieci telegraficznej. Dlatego przewidywanie takich zdarzeń jest jednym z priorytetów fizyki kosmicznej – pozwoli uniknąć strat i zagrożeń.

Magazyn kosmicznej energii

Właśnie temu zagadnieniu jest poświęcona misja THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms). W jej ramach NASA wypuściła na orbitę pięć identycznie wyposażonych satelitów służących głównie do badań magnetosfery, zórz polarnych i związanych z nimi zjawisk.

Procesy w magnetosferze Ziemi badane przez sondy programu THEMIS

Dwie z tych sond okrążają Księżyc. Ich pomiary ujawniły, skąd przychodzą strumienie energii podczas kosmicznych burz. Okazało się, że choć pole magnetyczne Ziemi rozciąga się na tysiące kilometrów, energia z wiatru słonecznego jest magazynowana w stosunkowo niewielkiej przestrzeni ogona magnetosfery.

 

Burza jak spięcie

– Ten strumień wiatru nasila pole magnetyczne tak, aż nie może ono gromadzić więcej energii, i w tym momencie uwalnia ją w gwałtownym wybuchu przypominającym zwarcie, czyli w formie zwiększenia się burzy geomagnetycznej – wyjaśnia David Sibeck, fizyk magnetosfery z Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA pracujący przy misji THEMIS.

– Te wyniki pokazują, że nawet lokalne i niewielkie procesy mikrofizyczne mogą mieć konsekwencje dla całego środowiska Ziemi – dodał.

– Chcemy zrozumieć, jak częste są i przy jakich parametrach wiatru słonecznego pojawiają się i znikają – zapowiada Angelopoulous. Żeby to osiągnąć, zamierzają uruchomić małe kosmiczne stacje pogodowe z miniaturowymi czujnikami śledzącymi burze.

 

Źródło: space.com, tm

Polecane: