يعرض حزام الإشعاع الداخلي للأرض نمطًا مخططًا مثيرًا للفضول على شكل حمار وحشي ، وفقًا لأحدث النتائج من مسبار Van Allen Probes التوأم التابع لناسا. علاوة على ذلك ، يبدو أن سبب التقسيم هو دوران الأرض نفسها - وهو أمر كان يُعتقد سابقًا أنه مستحيل.
'... إنه لمن دواعي التواضع حقًا ، كمنظر للنظريات ، أن نرى مدى السرعة التي يمكن أن تغير بها البيانات الجديدة فهمنا للخصائص الفيزيائية.'
- ألكسندر أوخورسكي ، مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز
كوكبنا محاط بمنطقتين كبيرتين من الإشعاع على شكل كعكة دائرية تسمى أحزمة فان ألين ، بعد عالم الفيزياء الفلكية جيمس فان ألين الذي اكتشف وجودها في عام 1958. (توفي فان ألين عن عمر يناهز 91 عامًا. 2006 .) حزام فان ألين الداخلي ، الذي يمتد من 800 إلى 13000 كيلومتر (500 إلى 8000 ميل) فوق الأرض ، يحتوي على إلكترونات وبروتونات عالية الطاقة ويشكل خطرًا على كل من المركبات الفضائية والبشر ، ويجب إما أن ينفق أي مبلغ كبير من الوقت بداخله.
اقرأ المزيد: العثور على حزام إشعاع ثالث مفاجئ حول الأرض
تجربة تكوين الأيونات (RBSPICE) هي عبارة عن مقياس طيفي لوقت الرحلة مقابل مطياف الطاقة (JHUAPL)
تم إطلاق مسبار Van Allen على متن صاروخ Atlas V من Cape Canaveral AFS في صباح يوم 30 أغسطس 2012 ( في الأصل مسابر عاصفة الحزام الإشعاعي) في مهمة لمدة عامين لفحص الأحزمة ومعرفة كيفية تصرفها وتطورها بمرور الوقت.
اكتشفت إحدى الأدوات الموجودة على متن المجسين المزدوج ، وهي تجربة تكوين أيونات الحزام الإشعاعي (RBSPICE) ، نمطًا مخططًا ثابتًا في الجسيمات داخل الحزام الداخلي. بينما كان يُعتقد في السابق أن أي هياكل داخل الأحزمة كانت نتيجة النشاط الشمسي ، فبفضل RBSPICE ، تم تحديد السبب الآن في أن دوران الأرض والمحور المغناطيسي المائل هو السبب.
قال ألكساندر أوخورسكي من Johns Hopkins Applied Physics: 'نظرًا للطاقة العالية غير المسبوقة والدقة الزمنية لتجربة الجسيمات النشطة ، RBSPICE ، فإننا نفهم الآن أن إلكترونات الحزام الداخلي ، في الواقع ، منظمة دائمًا في أنماط حمار وحشي'. معمل ( APL ) في لوريل ، ماريلاند ، محقق مشارك في RBSPICE والمؤلف الرئيسي للورقة. 'علاوة على ذلك ، فإن نمذجةنا تحدد بوضوح دوران الأرض باعتباره آلية إنشاء هذه الأنماط. إنه لمن دواعي التواضع حقًا ، كمنظر للنظريات ، أن نرى مدى السرعة التي يمكن أن تغير بها البيانات الجديدة فهمنا للخصائص الفيزيائية '.
يتم تشبيه نموذج تشكيل الأنماط المخططة بـ سحب الحلوى.
بيانات RBSPICE للخطوط داخل حزام Van Allen الداخلي (انقر للرسوم المتحركة) Credit: A. Ukhorskiy / JHUAPL
قال أوخورسكي: 'إذا كان يُنظر إلى تجمعات إلكترون الحزام الداخلي على أنها سائل لزج ، فإن هذه التذبذبات العالمية تمتد ببطء وتثني هذا السائل ، تمامًا مثل التافي الذي يتم شده وطيه في آلة متجر الحلوى.'
قال Barry Mauk ، عالم المشروع في APL والمؤلف المشارك للورقة البحثية: 'يخبرنا هذا الاكتشاف شيئًا جديدًا ومهمًا حول كيفية عمل الكون'. تكشف النتائج الجديدة عن آلية فيزيائية جديدة واسعة النطاق يمكن أن تكون مهمة لأحزمة الإشعاع الكوكبي في جميع أنحاء النظام الشمسي. آلة شبيهة بـ RBSPICE في طريقها الآن إلى كوكب المشتري مهمة جونو التابعة لوكالة ناسا ، وسنبحث عن وجود أنماط تشبه خطوط الحمار الوحشي في الأحزمة الإشعاعية لكوكب المشتري '.
أحزمة فان ألين من كوكب المشتري تشبه أحزمة كوكب الأرضكثيرأكبر. إن المجال المغناطيسي لكوكب المشتري أقوى بعشر مرات من المجال المغناطيسي للأرض ، كما أن الإشعاع الموجود في أحزمة كوكب المشتري أقوى بمليون مرة (مصدر) .سيصل جونو إلى كوكب المشتري في يوليو 2016 ويقضي حوالي عام في مداره ، باحثًا عن غلافه الجوي وداخله وغلافه المغناطيسي.
بفضل مجسات Van Allen. لدى جونو الآن ميزة أخرى للبحث عنها في الأحزمة الإشعاعية لكوكب المشتري.
'إنه لأمر مدهش كيف أن البيئة الفضائية للأرض ، بما في ذلك الأحزمة الإشعاعية ، تستمر في مفاجأتنا حتى بعد أن درسناها لأكثر من 50 عامًا. يستمر فهمنا للهياكل المعقدة للأحزمة ، والعمليات الكامنة وراء سلوك الأحزمة ، في النمو ، وكلها تساهم في الهدف النهائي المتمثل في توفير نماذج دقيقة لطقس الفضاء. '
- لويس لانزيروتي ، أستاذ الفيزياء في معهد نيو جيرسي للتكنولوجيا والباحث الرئيسي في RBSPICE
تم نشر نتائج الفريق في عدد 20 مارس من المجلةطبيعة سجية .
مجسات فان ألين هي المهمة الثانية في وكالة ناسا العيش مع نجمة البرنامج الذي يديره مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت ، دكتوراه في الطب. يستكشف البرنامج جوانب نظام الشمس والأرض المتصل التي تؤثر بشكل مباشر على الحياة والمجتمع.
مصدر: بيان صحفي فان ألين بروبس