Lakarkan pelbagai kawasan di magnetosfera Bumi. Klik untuk membesarkan
Kapal angkasa ESA Cluster berada di tempat yang tepat pada waktu yang tepat ketika mereka terbang melalui wilayah medan magnet Bumi yang mempercepat elektron hingga sekitar 1/100 kelajuan cahaya. Kawasan ini disebut kawasan penyebaran elektron; batas hanya beberapa kilometer antara medan magnet Bumi dan Matahari. Selama satu jam, kapal angkasa itu diliputi di wilayah penyebaran elektron, kerana angin suria menyebabkan lapisan ini bergerak bolak-balik.
Satelit Cluster ESA telah terbang melalui kawasan medan magnet Bumi yang mempercepat elektron hingga seperseratus kelajuan cahaya. Pemerhatian menunjukkan para saintis Cluster dengan pengesanan pertama mereka mengenai peristiwa-peristiwa ini dan memberi mereka gambaran mengenai proses universal yang dikenali sebagai penyambungan semula magnetik.
Pada 25 Januari 2005, empat kapal angkasa Cluster mendapati diri mereka berada di tempat yang tepat pada waktu yang tepat: wilayah angkasa yang dikenali sebagai wilayah penyebaran elektron. Ia adalah sempadan setebal hanya beberapa kilometer yang terjadi pada ketinggian kira-kira 60 000 kilometer di atas permukaan Bumi. Ia menandakan sempadan antara medan magnet Bumi dan Matahari. Medan magnet Matahari dibawa ke Bumi oleh angin zarah bermuatan elektrik, yang dikenali sebagai angin suria.
Kawasan penyebaran elektron adalah seperti suis elektrik. Apabila dibalik, ia menggunakan tenaga yang tersimpan di medan magnet Matahari dan Bumi untuk memanaskan zarah-zarah bermuatan elektrik di sekitarnya dengan kelajuan yang besar. Dengan cara ini, ia memulai proses yang dapat menghasilkan penciptaan aurora di Bumi, di mana partikel bermuatan bergerak cepat bertabrakan dengan atom atmosfera dan membuatnya bersinar.
Terdapat juga sisi yang lebih jahat ke kawasan penyebaran elektron. Zarah yang dipercepat boleh merosakkan satelit dengan bertembung dengannya dan menyebabkan cas elektrik bertambah. Litar pintas ini dan memusnahkan peralatan sensitif.
Sembilan belas kali dalam satu jam, kuartet Cluster mendapati diri mereka diliputi di kawasan penyebaran elektron. Ini kerana angin suria mengalahkan lapisan batas, menyebabkannya bergerak berulang-alik. Setiap penyeberangan kawasan penyebaran elektron berlangsung hanya 10-20 milisaat untuk setiap kapal angkasa dan satu instrumen unik, yang dikenali sebagai Instrumen Drift Elektron (EDI), cukup pantas untuk mengukur elektron yang dipercepat.
Pemerhatian itu penting kerana memberikan pengukuran yang paling lengkap dari kawasan penyebaran elektron. “Bahkan komputer terbaik di dunia tidak dapat mensimulasikan kawasan penyebaran elektron; mereka tidak mempunyai kekuatan pengkomputeran untuk melakukannya, ”kata Forrest Mozer, University of California, Berkeley, yang memimpin penyiasatan data Cluster.
Data akan memberikan gambaran yang tidak ternilai mengenai proses penyambungan semula magnet. Fenomena itu berlaku di seluruh Alam Semesta dengan skala yang berbeza, di mana sahaja terdapat medan magnet yang kusut. Dalam situasi yang kompleks ini, medan magnet kadang-kadang runtuh menjadi konfigurasi yang lebih stabil. Ini adalah penyambungan semula dan membebaskan tenaga melalui kawasan penyebaran elektron. Di Matahari, penyambungan semula magnet mendorong suar suria yang kadang-kadang melepaskan sejumlah besar tenaga di atas bintik matahari.
Karya ini juga mempunyai kaitan penting dalam menyelesaikan keperluan tenaga di Bumi. Ahli fizik nuklear yang cuba membina penjana peleburan cuba membuat medan magnet yang stabil di reaktornya tetapi terganggu oleh peristiwa penyambungan semula yang merosakkan konfigurasi mereka. Sekiranya proses penyambungan semula dapat difahami, mungkin cara menghalangnya dalam reaktor nuklear akan menjadi jelas.
Namun, perkara itu masih ada pada masa depan. "Kita perlu melakukan lebih banyak sains sebelum kita memahami penyambungan semula," kata Mozer, yang kini bertujuan untuk memahami keadaan angin suria yang mencetuskan peristiwa penyambungan semula dan kawasan penyebaran elektron yang berkaitan yang dilihat oleh Cluster.
Sumber Asal: Portal ESA
