Kesan artis mengenai pergolakan mikro yang dilihat oleh Cluster. Kredit gambar: ESA Klik untuk membesarkan
Berkat pengukuran oleh misi Kluster ESA, sepasukan saintis Eropah telah mengenal pasti "mikro" -vortis di magnetosfera Bumi.
Pergolakan pusaran skala kecil seperti itu, yang keberadaannya diramalkan melalui model matematik, belum pernah diperhatikan sebelumnya di ruang angkasa. Hasilnya tidak hanya relevan untuk fizik angkasa, tetapi juga untuk aplikasi lain seperti penyelidikan mengenai peleburan nuklear.
Pada 9 Mac 2002, empat satelit Cluster, yang terbang dalam formasi tetrahedral pada jarak 100 kilometer antara satu sama lain, melintasi puncak magnetik utara? semasa mereka membuat penemuan mereka. Magnetic cusps adalah kawasan di atas kutub magnet di mana garis medan magnet yang mengelilingi Bumi membentuk corong magnet.
Cusps magnet adalah dua kawasan penting di magnetosfera Bumi di mana angin suria? - aliran berterusan zarah-zarah bermuatan yang dihasilkan oleh Matahari yang melintasi seluruh Sistem Suria - boleh secara langsung memasuki lapisan atas atmosfera Bumi (ionosfera).
Sebilangan besar plasma (gas zarah bermuatan) dan tenaga diangkut melalui ini dan yang lain? Boleh diakses? kawasan, untuk menembusi magnetosfera - perisai pelindung semula jadi Bumi. Hanya kurang dari satu peratus daripada semua tenaga yang dibawa oleh angin suria dan memukul magnetosfera Bumi yang berjaya menyelinap, tetapi ia masih dapat memberi kesan yang besar pada sistem bumi, seperti rangkaian telekomunikasi dan saluran kuasa.
Bahan surya yang menyelinap menghasilkan pergolakan di plasma yang mengelilingi Bumi, serupa dengan cecair tetapi dengan kekuatan yang lebih kompleks yang terlibat. Pergolakan seperti itu dihasilkan misalnya di kawasan peralihan antara lapisan plasma dengan ketumpatan dan suhu yang berbeza, tetapi mekanisme pembentukannya belum sepenuhnya jelas.
Pergolakan berlaku pada skala yang berbeza, dari beberapa ribu hingga beberapa kilometer di seberang. Dengan in situ? Pelbagai titik? pengukuran, empat satelit Cluster melaporkan pada tahun 2004 adanya pergolakan skala besar - pusaran hingga 40 000 kilometer lebar, di sisi magnetopause? (lapisan sempadan yang memisahkan magnetosfera dari ruang bebas). Penemuan baru? Mikro? pergolakan, dengan pusaran hanya 100 kilometer, adalah yang pertama dalam kajian plasma di sekitar Bumi.
Kluster: alat diagnostik yang belum pernah terjadi sebelumnya
Penemuan sedemikian sangat relevan. Sebagai contoh, ia membolehkan para saintis mula menghubungkan pergolakan skala kecil dan besar, dan mula mempersoalkan bagaimana ia sebenarnya terbentuk dan apa kaitannya. Sebagai contoh, apa mekanisme asas yang mendorong dan membentuk pergolakan? Berapa banyak pusaran yang menyumbang kepada pengangkutan jisim dan tenaga melalui lapisan sempadan? Adakah pusaran kecil diperlukan untuk menghasilkan yang besar? Atau, sebaliknya, adakah pusaran besar menghilangkan tenaga mereka dan membuat lata yang lebih kecil?
Dalam usaha menjawab soalan-soalan ini, Cluster adalah alat diagnostik yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk peta tiga dimensi pertama dari persekitaran Bumi-dekat, yang luar biasa diberikan oleh pemerhatian serentak kapal pelbagai ruangnya. Cluster merevolusi pemahaman kita tentang cara dan mekanisme di mana aktiviti suria mempengaruhi Bumi.
Selain itu, kajian Cluster mengenai pergolakan dalam plasma Bumi, dengan dinamika dan tenaga yang terlibat, menyumbang kepada kemajuan teori-teori asas pada plasma. Ini bukan hanya penting dalam astrofizik, tetapi juga sejauh mana pemahaman dan pengendalian plasma di makmal, mengingat tenaga yang tinggi. Ini amat relevan untuk penyelidikan peleburan nuklear.
Sebagai contoh, data Cluster melengkapkan penyelidikan mengenai fizik plasma dalam projek ITER antarabangsa, langkah eksperimen yang melibatkan beberapa institusi penyelidikan di seluruh dunia untuk loji pembangkit elektrik esok. Dalam hal ini, dengan menyelidiki magnetosfera, Cluster mempunyai akses percuma ke satu-satunya makmal semula jadi yang terbuka? untuk kajian fizik plasma.
Sumber Asal: Portal ESA
