رصيد الصورة: ناسا
اكتشف الباحثون أن الشقوق المؤقتة يمكن أن تتشكل في المجال المغناطيسي للأرض والتي يمكن أن تسمح لبعض طاقة الرياح الشمسية بالمرور وتعطيل الإلكترونيات والاتصالات. تم إجراء هذه الملاحظات باستخدام برنامج Imager for Magnetopause التابع لوكالة ناسا إلى القمر الصناعي Aurora Global Exploration (IMAGE) ، والذي تتبع شفقًا قطبيًا كبيرًا لعدة ساعات. حلقت الأقمار الصناعية العنقودية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية فوق نفس الموقع ورصدت تيارًا من الأيونات ينزلق عبر صدع كان من المفترض أن ينحرف عادةً بسبب الغلاف المغناطيسي للأرض.
تظل الشقوق الهائلة في المجال المغناطيسي للأرض مفتوحة لساعات ، مما يسمح للرياح الشمسية بالتدفق عبرها وتزويد الطقس الفضائي العاصف بالطاقة ، وفقًا للملاحظات الجديدة من الأقمار الصناعية IMAGE و Cluster.
تم اكتشاف الشقوق من قبل ولكن الباحثين يعرفون الآن أنها يمكن أن تظل مفتوحة لفترات طويلة ، بدلاً من الفتح والإغلاق لفترات قصيرة جدًا فقط. من المتوقع أن يساعد هذا الاكتشاف الجديد حول كيفية اختراق الدرع المغناطيسي للأرض علماء فيزياء الفضاء على تقديم تقديرات أفضل لتأثيرات الطقس الفضائي القاسي.
قال الدكتور هارالد فراي من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، المؤلف الرئيسي لورقة بحثية عن هذا البحث نُشرت في 4 كانون الأول (ديسمبر) في مجلة Nature . 'المنزل ينحرف عن معظم العاصفة ، لكن الأريكة دمرت. وبالمثل ، فإن درعنا المغناطيسي يتحمل العبء الأكبر من العواصف الفضائية ، ولكن بعض الطاقة تنزلق باستمرار من خلال شقوقها ، وأحيانًا ما يكفي لإحداث مشاكل مع الأقمار الصناعية ، والاتصالات اللاسلكية ، وأنظمة الطاقة. '
قال د. . تاي فان ، أيضًا من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، مؤلف مشارك في ورقة الطبيعة.
الرياح الشمسية عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة كهربائيًا (الإلكترونات والأيونات) التي تهب باستمرار من الشمس (الصورة 1). تنقل الرياح الشمسية الطاقة من الشمس إلى الأرض عبر الحقول المغناطيسية التي تحملها وسرعتها العالية (مئات الأميال / كيلومترات في الثانية). يمكن أن تصبح عاصفة خلال الأحداث الشمسية العنيفة ، مثل القذف الجماعي الإكليلي (CMEs) ، والتي يمكنها إطلاق مليار طن من الغاز المكهربة في الفضاء بملايين الأميال في الساعة.
تمتلك الأرض مجالًا مغناطيسيًا يمتد إلى الفضاء لعشرات الآلاف من الأميال ، ويحيط بالكوكب ويشكل حاجزًا وقائيًا للجسيمات والمجالات المغناطيسية المزمجرة التي تنفجرها الشمس تجاهها خلال CMEs. ومع ذلك ، فإن العواصف الفضائية ، التي يمكنها تفريغ 1000 مليار واط - أكثر من إجمالي قدرة توليد الكهرباء في أمريكا - في المجال المغناطيسي للأرض ، أشارت إلى أن الدرع لم يكن منيعًا.
في عام 1961 ، تنبأ الدكتور جيم دونجي من إمبريال كوليدج بالمملكة المتحدة أن الشقوق قد تتشكل في الدرع المغناطيسي عندما تحتوي الرياح الشمسية على مجال مغناطيسي موجه في الاتجاه المعاكس لجزء من مجال الأرض. في هذه المناطق ، سيترابط المجالان المغنطيسيان من خلال عملية تُعرف باسم 'إعادة الاتصال المغناطيسي' ، مما يشكل صدعًا في الدرع يمكن أن تتدفق من خلاله الجسيمات المشحونة كهربائيًا للرياح الشمسية. (الصورة 2 توضح تكوين الكراك ، وتظهر الرسوم المتحركة 1 كيف تتدفق جزيئات الرياح الشمسية عبر الشق باتباع خطوط المجال المغناطيسي غير المرئية.) في عام 1979 ، اكتشف الدكتور جويتز باشمان ، من معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض ، بألمانيا ، الشقوق باستخدام المركبة الفضائية International Sun Earth Explorer (ISEE). ومع ذلك ، نظرًا لأن هذه المركبة الفضائية لم تمر إلا لفترة وجيزة عبر الشقوق أثناء مدارها ، فمن غير المعروف ما إذا كانت الشقوق سمات مؤقتة أم أنها كانت مستقرة لفترات طويلة.
في الملاحظات الجديدة ، كشف Imager for Magnetopause to Aurora Global Exploration (IMAGE) عن منطقة بحجم كاليفورنيا تقريبًا في الغلاف الجوي العلوي للقطب الشمالي (طبقة الأيونوسفير) حيث اندلع شفق قطبي 'بروتون' بقوة 75 ميغاواط لساعات (الصورة 4). كان هذا الشفق ، النشط بما يكفي لتشغيل 75000 منزل ، مختلفًا عن الشفق المرئي المعروف باسم الأضواء الشمالية والجنوبية. تم إنشاؤه بواسطة جزيئات ثقيلة (أيونات) تضرب الغلاف الجوي العلوي وتتسبب في إصدار ضوء فوق بنفسجي ، وهو غير مرئي للعين البشرية ولكن يمكن اكتشافه بواسطة Far Ultraviolet Imager على IMAGE. (تظهر الصورة 6 والرسوم المتحركة 4 ملاحظات IMAGE للشفق القطبي البروتوني).
أثناء تسجيل الشفق القطبي بواسطة IMAGE ، حلقت كوكبة الكتلة المكونة من 4 أقمار صناعية أعلى بكثير من IMAGE ، مباشرة من خلال الكراك ، واكتشفت أيونات الرياح الشمسية المتدفقة من خلالها (الصورة 5). عادةً ما تنحرف أيونات الرياح الشمسية عن طريق درع الأرض (الصورة 3) ، لذلك أظهرت ملاحظة الكتلة وجود صدع. قصف تيار أيونات الرياح الشمسية غلافنا الجوي في نفس المنطقة بالضبط حيث شاهدت IMAGE الشفق القطبي البروتوني. حقيقة أن IMAGE كانت قادرة على رؤية الشفق القطبي البروتوني لأكثر من 9 ساعات ، حتى تقدمت IMAGE في مدارها حيث لم تتمكن من مراقبة الشفق القطبي ، تعني أن الكراك ظل مفتوحًا بشكل مستمر. (تُظهر الرسوم المتحركة 2 كيف عملت المركبة الفضائية معًا للكشف عن الكراك.) بالتقدير من بيانات IMAGE و Cluster ، كان الكراك ضعف حجم الأرض عند حدود درعنا المغناطيسي ، على بعد حوالي 38000 ميل (60.000 كم) فوق الكوكب السطحية. نظرًا لأن المجال المغناطيسي يتقارب عند دخوله الأرض في المناطق القطبية ، فقد تقلص الشق إلى حجم كاليفورنيا تقريبًا بالقرب من الغلاف الجوي العلوي.
IMAGE هو قمر صناعي تابع لوكالة ناسا تم إطلاقه في 25 مارس 2000 لتوفير رؤية عالمية للفضاء حول الأرض المتأثر بالمجال المغناطيسي للأرض. تقوم الأقمار الصناعية العنقودية ، التي بنتها وكالة الفضاء الأوروبية وتم إطلاقها في 16 يوليو 2000 ، بعمل خريطة ثلاثية الأبعاد للحقل المغناطيسي للأرض.
المصدر الأصلي: بيان ناسا الإخباري