رقص الکترون ها در فضا، شرایط آب و هوایی زمین را تغییر میدهد

هرچند نادیدنی، الکترون‌ٰها در میدان مغناطیسی اطراف زمین (مگنتوسفر) نوسان می‌کنند. حرکت پیچیده الکترون‌ها پیرامون سیاره‌ی ما توسط میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی تعیین می‌شود. الکترون‌های پرانرژی نفوذ کننده به داخل مگنتوسفر می‌توانند به ماهواره‌ها آسیب بزنند و یا شفق قطبی ایجاد کنند. دانشمندان مأموریت MMS در ناسا (Magnetospheric Multiscale) برای درک بهتر رفتار الکترون‌ها حرکت آن‌ها را مطالعه می‌کنند. یک تحقیق جدید که در مجله تحقیقات جغرافیایی(Journal of Geophysical Research) منتشر شد، یک نوع جدید از حرکت این الکترون‌ها را فاش کرد. با مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی همراه باشید.

رقص الکترون ها در فضا، شرایط آب و هوایی زمین را تغییر میدهدحرکت الکترون در یک میدان مغناطیسی یک حرکت دورانی ساده مانند مسیر یک فنر مارپیچ است. در ناحیه‌ای که میدان ضعیف باشد و جهت آن تغییر کند، الکترون‌ها با حرکتی مشابه یک توپ که با برخورد به سطح بازمی‌گردد، جهت حرکت خود را تغییر می‌دهند. مطالعات گروه MMS برای نخستین بار حرکت الکترون‌ها در یک میدان متوسط را نشان می‌دهد. در این شرایط تغییر جهت و حرکت دورانی با هم مشاهده می‌شود. این حرکت مقداری از انرژی میدان را جذب می‌کند و نقش مهمی در فرآیندی دارد که طی آن مقادیر زیادی از انرژی مغناطیسی ذخیره شده با یک انفجار آزاد می‌شود. این فرآیند ری‌کانکشن (reconnection) نامیده می‌شود.

فیلم زیر که منبع آن ‌مرکز فضایی پرواز گودارد(Goddard) متعلق به ناسا است، نشان می‌دهد الکترون‌ها که با رنگ زرد مشخص شده‌اند، بدون حضور میدان راهنما تنها حرکات نامنظمی به سمت عقب و جلو دارند. افزایش سرعت الکترون‌ها با مسیرهایی با رنگ‌های گرم‌تر نشان داده شده است.

حرکت MMS‌ پیرامون زمین به معنای گذر آن از نواحی با میدان‌های نسبتا قوی است که در آن جریان الکتریکی هم‌سو با میدان مغناطیسی است. چنین نواحی را به نام میدان‌های راهنمای متوسط می‌خوانند. درون این نواحی نوعی خاص از برهم‌کنش الکترون و جریان‌های ذکر شده مشاهده می‌شود. ورود ذرات به این میدان‌ها سبب چرخش دورانی و مارپیچی آن‌ها می‌شود. چرخشی مشابه آن‌‌چه در میدان‌های قوی دیده ‌می‌شود ولی با دایره‌هایی بزرگتر. مشاهدات MMS همچنین ردپای ذراتی را آشکار کرد که از میدان‌های الکتریکی انرژی دریافت می‌کنند. ذرات شتاب یافته که از لایه‌های جریان عبور می‌کنند، با سرعت زیاد فوران می‌کنند. در این فرآیند جذب انرژی میدان سبب ضعیف شدن آن می‌شود.

فیلم زیر که منبع آن ‌مرکز فضایی پرواز گودارد متعلق به ناسا است، نشان می‌دهد که در میدان راهنمای متوسط، الکترون‌ها در طول میدان می‌چرخند و انرژی میدان را تا خارج شدن از لایه جریان جذب می‌کنند.

MMS میدان الکترومغناطیسی مذکور را اندازه‌گیری می‌کند و تعداد الکترون‌ها و یون‌ها را به منظور اندازه‌گیری انرژی و جهت حرکت می‌شمارد. به منظور اندازه‌گیری میدان در سه بعد و دریافت چگونگی حرکت ذرات در ابعاد کوچک، MMS از چهار فضاپیما در یک آرایش هرمی شکل به صورتی کاملا جدید استفاده می‌کند.

تام مور(Tom Moore) دانشمند ارشد پروژه MMS در مرکز فضایی پرواز گودارد گفت «دقت اندازه‌ گیری زمانی MMS یکصد مرتبه از مأموریت‌های پیشین بیشتر است. این به معنای توانایی در مشاهده چیزی است که در لایه‌های نازک جریان روی می‌هد و نهایتا خواهیم توانست سرعت رخداد فرآینده ری‌کانکشن در شرایط مختلف را پیش ‌بینی کنیم.»

دریافتن سرعت ری‌کانکشن برای پیش‌بینی شدت انرژی آزاد شده ضرورت دارد. این فرآیند یک مکانیزم مهم در آزاد شدن انرژی در فضاست و تصور می‌شود علت وجود امواج ضربه‌ای در پرتو‌های کیهانی است. فوران‌های خورشیدی نیز، که مسبب نوسانات آب و هوایی هستند،‌ از ری کانشکن ناشی می‌شود.

پس از دو سال مأموریت، MMS‌ فرآیندهای جدید و شگفتی را پیرامون زمین آشکار کرده است. این اکتشافات ما را در درک بهتر فضای در حال حرکت پیرامون زمین و تأثیر آن بر ماهواره‌ها و فناوری، یاری می‌دهد.

MMS در حال حاضر به سمت مداری جدید واقع در نواحی ری‌کانکشن، که در قسمت دورتر زمین از خورشید هستند، در حال حرکت است. در این نواحی میدان راهنما عموما ضعیف‌تر است بنابراین امکان مشاهده این نوع از الکترون‌ها بیشتر است.


در زمینه‌ی فناوری‌های فضایی بخوانید:

>>پروژه Sunroof شرکت Google مردم را به استفاده از صفحات خورشیدی تشویق می کند

>>تلاش برای ساخت موشک تک مرحله ای


منبع: nasa

استفاده و بازنشر این نوشتار تنها با ذکر لینک منبع و نام «مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی » مجاز است.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *