البرق في السحب ، على بعد أميال قليلة فقط فوق سطح الأرض ، يفسح المجال الآمن في الأحزمة الإشعاعية على بعد آلاف الأميال فوق سطح الأرض ، وفقًا لباحثين تمولهم وكالة ناسا. تحل النتيجة غير المتوقعة نقاشًا دام أربعين عامًا حول كيفية تكوين المنطقة الآمنة ، وتوضح كيفية تطهير المنطقة بعد أن تمتلئ بالإشعاع أثناء العواصف المغناطيسية.
المنطقة الآمنة ، التي تسمى فتحة حزام Van Allen ، هي ملاذ محتمل يقدم جرعات إشعاعية مخفضة للأقمار الصناعية التي تتطلب مدارات الأرض الوسطى (MEOs). قد يتم تطبيق البحث في نهاية المطاف لإزالة الأحزمة الإشعاعية حول الأرض وعوالم أخرى ، مما يقلل من مخاطر بيئة الفضاء.
قال الدكتور جيمس جرين من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند: 'إن الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي التي تبلغ تكلفتها عدة مليارات من الدولارات تلتف حول حافة المنطقة الآمنة'. وهو المؤلف الرئيسي للورقة البحثية التي نُشرت في مجلة البحوث الجيوفيزيائية. وقال 'بدون تأثير التطهير من البرق ، سيكون هناك حزام إشعاع كبير واحد فقط ، مع عدم وجود مكان يسهل الوصول إليه لوضع الأقمار الصناعية'.
إذا كانت أحزمة Van Allen الإشعاعية مرئية من الفضاء ، فإنها ستشبه زوجًا من الكعك حول الأرض ، أحدهما داخل الآخر ، مع وجود الكوكب في الفتحة الداخلية. ستظهر فتحة Van Allen Belt كمسافة بين الدونات الداخلية والخارجية. وتتكون الأحزمة من جسيمات مشحونة كهربائيًا عالية السرعة (إلكترونات ونواة ذرية) محصورة في المجال المغناطيسي للأرض. يحتوي المجال المغناطيسي للأرض على خطوط غير مرئية للقوة المغناطيسية الناشئة من المنطقة القطبية الجنوبية ، إلى الفضاء والعودة إلى المنطقة القطبية الشمالية. نظرًا لأن جسيمات حزام الإشعاع مشحونة كهربائيًا ، فإنها تستجيب للقوى المغناطيسية. تدور الجسيمات حول خطوط المجال المغناطيسي للأرض ، وترتد من قطب إلى آخر حيث يتركز المجال المغناطيسي للكوكب.
ناقش العلماء نظريتين لشرح كيفية تطهير المنطقة الآمنة. تقول النظرية البارزة إن موجات الراديو من الفضاء ، الناتجة عن الاضطرابات في المنطقة ، تزيلها. أكدت نظرية بديلة ، أكدها هذا البحث ، أن الموجات الراديوية الناتجة عن البرق هي المسؤولة. قال جرين: 'لقد انبهرنا باكتشاف الأدلة التي تدعم بقوة نظرية البرق ، لأننا عادة ما نفكر في كيفية تأثير بيئة الفضاء على الأرض ، وليس العكس'.
الوميض الذي نراه من البرق هو مجرد جزء من إجمالي الإشعاع الذي ينتجه. يولد البرق أيضًا موجات راديو. بنفس الطريقة التي ينحني بها الضوء المرئي بواسطة المنشور ، تنحني موجات الراديو هذه بواسطة غاز مشحون كهربائيًا محتجزًا في المجال المغناطيسي للأرض. يؤدي ذلك إلى تدفق الموجات إلى الفضاء على طول خطوط المجال المغناطيسي للأرض.
وفقًا لنظرية البرق ، تمسح موجات الراديو المنطقة الآمنة من خلال التفاعل مع جزيئات حزام الإشعاع ، وإزالة القليل من طاقتها وتغيير اتجاهها. هذا يقلل من نقطة المرآة ، المكان فوق المناطق القطبية حيث ترتد الجسيمات. في النهاية ، تصبح نقطة الانعكاس منخفضة جدًا ؛ إنه موجود في الغلاف الجوي للأرض. عندما يحدث هذا ، لا تستطيع جزيئات الحزام الإشعاعي الارتداد مرة أخرى إلى الفضاء ، لأنها تصطدم بجزيئات الغلاف الجوي وتبدد طاقتها.
لتأكيد النظرية ، استخدم الفريق خريطة عالمية لنشاط البرق تم صنعها باستخدام المركبة الفضائية Micro Lab 1. استخدموا بيانات الموجات الراديوية من Radio Plasma Imager على Imager for Magnetopause إلى مركبة الفضاء Aurora Global Exploration (IMAGE) ، جنبًا إلى جنب مع بيانات أرشيفية من مركبة Dynamics Explorer الفضائية. أظهر IMAGE و Dynamics Explorer نشاط الموجات الراديوية في المنطقة الآمنة يتبع عن كثب أنماط البرق الأرضية التي لاحظها Micro Lab 1.
وفقًا للفريق ، لن يكون هناك ارتباط إذا جاءت موجات الراديو من الفضاء بدلاً من الأرض. وخلصوا إلى أن العواصف المغناطيسية ، الناجمة عن نشاط شمسي عنيف ، تحقن إمدادًا جديدًا من الجسيمات عالية السرعة في المنطقة الآمنة ، ويقوم البرق بإزالتها في غضون أيام قليلة.
قد يصمم المهندسون في النهاية مركبة فضائية لتوليد موجات الراديو بالتردد والموقع الصحيحين لإزالة أحزمة الإشعاع حول الكواكب الأخرى. قد يكون هذا مفيدًا للاستكشاف البشري للأجسام المثيرة للاهتمام مثل قمر المشتري يوروبا ، والذي يدور داخل حزام الإشعاع المكثف للكوكب العملاق.
ضم فريق البحث د. سكوت بوردسن وليونارد جارسيا وويليام تايلور وشينج فونج من جودارد ؛ والدكتور بودو راينش ، جامعة ماساتشوستس ، لويل. للحصول على صور ومعلومات حول هذا البحث على الويب ، قم بزيارة: http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/image_lightning.html
المصدر الأصلي: بيان ناسا الإخباري
