Οι ζώνες Βαν Αλεν
Οι ζώνες ακτινοβολίας Βαν Αλεν ανακαλύφθηκαν το 1958 από τον Τζέιμς Βαν Αλεν, από τον οποίο και πήραν το όνομά τους. Πρόκειται για δυο δαχτυλίδια που σχηματίζονται από σωματίδια υψηλής ενέργειας – τα «ηλεκτρόνια-δολοφόνους», όπως τα αποκαλούν – τα οποία παγιδεύονται στο μαγνητικό πεδίο της Γης.
Η εσωτερική ζώνη, η οποία βρίσκεται πιο κοντά στον πλανήτη μας, είναι σχετικά σταθερή. Η εξωτερική ζώνη, η οποία αρχίζει να εκτείνεται από ένα υψόμετρο 13.000 ως 40.000 χλμ από την επιφάνεια της Γης, είναι εξαιρετικά ασταθής και παρουσιάζει τεράστιες διακυμάνσεις. Μέσα σε μερικές ώρες, ή και λεπτά, τα ηλεκτρόνια που την αποτελούν μπορούν να αγγίξουν την ταχύτητα του φωτός ενώ το μέγεθός της μπορεί να γίνει εκατονταπλάσιο.
Αν και η ύπαρξή τους είναι γνωστή εδώ και δεκαετίες, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πολλά για αυτές τις ζώνες ακτινοβολίας, πέραν του ότι μπορούν να προκαλέσουν βλάβες σε δορυφόρους και διαστημόπλοια ή και στα ηλεκτρονικά συστήματα εδώ στη Γη. Στις 30 Αυγούστου του 2012 η NASA εκτόξευσε τα δυο ερευνητικά σκάφη Van Allen με στόχο την άντληση περισσότερων πληροφοριών σχετικά με αυτές.
Η μεγάλη έκπληξη
Στις 2 Σεπτεμβρίου, μόλις μερικές ημέρες μετά την εκτόξευσή τους, οι δορυφόροι Van Allen έκαναν την έκπληξη. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κολοράντο στο Μπόλντερ, οι οποίο έχουν αναπτύξει τα όργανα που φέρουν τα ερευνητικά σκάφη, είδαν να σχηματίζεται μπροστά στα μάτια τους μια τρίτη ζώνη ακτινοβολίας σε μια διαδικασία που δεν προβλέπεται από καμία θεωρία.
«Ηταν τόσο παράξενο που πίστεψα ότι κάτι δεν πάει καλά στα όργανα» ανέφερε στο σχετικό δελτίο Τύπου του πανεπιστημίου ο Νταν Μπέικερ, επικεφαλής ερευνητής του προγράμματος και κύριος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science». «Είδαμε όμως ταυτόσημα δεδομένα και στο δεύτερο σκάφος. Δεν μπορούσαμε παρά να συμπεράνουμε ότι ήταν αλήθεια».
Ενώ
τα αρχικά δεδομένα έδειχναν τις δυο ζώνες Βαν Αλεν ακριβώς όπως θα
έπρεπε να είναι με βάση τις θεωρίες, τη δεύτερη μέρα του Σεπτεμβρίου η
εξωτερική ζώνη άρχισε να γίνεται πολύ συμπαγής (σχηματίζοντας ένα
«δαχτυλίδι αποθήκευσης» όπως το ονόμασαν οι ερευνητές) ενώ ένα τρίτο,
πιο αραιό, δαχτυλίδι από ηλεκτρόνια σχηματίστηκε στην εξωτερική πλευρά
της. Το εξωτερικό δαχτυλίδι άρχισε να διασπάται την τρίτη εβδομάδα ώσπου
τελικά, την 1η Οκτωβρίου, ένα ισχυρό διαπλανητικό ωστικό
κύμα προερχόμενο μάλλον από τον Ηλιο διέλυσε παντελώς τα υπολείμματά του
και μαζί και το «δαχτυλίδι αποθήκευσης» μέσα σε μια ώρα. Στη συνέχεια
σχηματίστηκαν ξανά οι δυο «αναμενόμενες» ζώνες ακτινοβολίας, οι οποίες
και παρέμειναν τους επόμενους μήνες. (Credit D. N. Baker et al)Επανεξέταση των θεωριών
Η ανακάλυψη οπωσδήποτε οδηγεί τους ειδικούς στο συμπέρασμα ότι θα πρέπει να επανεξετάσουν τις θεωρίες τους, προς το παρόν όμως πολλές παράμετροι είναι άγνωστοι, με πρώτο και κυριότερο τη συχνότητα της εμφάνισης της τρίτης ζώνης. «Δεν έχουμε ιδέα πόσο συχνά συμβαίνει κάτι τέτοιο» ανέφερε ο δρ Μπέικερ. «Μπορεί να συμβαίνει αρκετά συχνά, δεν είχαμε όμως τα κατάλληλα εργαλεία για να το δούμε».
Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν επίσης από πού προέρχονται τα ηλεκτρόνια που σχηματίζουν το «δαχτυλίδι αποθήκευσης» ούτε ποια αιτία προκαλεί την επιτάχυνση των φορτισμένων σωματιδίων, αν και θεωρούν ότι αυτή θα πρέπει να έχει σχέση με την ηλιακή δραστηριότητα και την αλληλεπίδρασή της με το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Τα επόμενα δεδομένα των δορυφόρων Van Allen αναμένονται επομένως με ιδιαίτερο ενδιαφέρον, όχι μόνο από την ερευνητική ομάδα, αλλά και από τους θεωρητικούς που ασχολούνται με το μαγνητικό πεδίο της Γης και τον διαστημικό καιρό. «Η ανακάλυψη μάς φέρνει πραγματικά αντιμέτωπους με ένα πολύ σημαντικό ερώτημα και πολλα σημαντικά αινίγματα» δήλωσε στο περιοδικό «New Scientist» ο Γιούρι Σπριτς του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες ο οποίος δεν μετείχε στην ερευνητική ομάδα αλλά ετοιμάζει μια μελέτη επί του θέματος.
Όπως ανέφερε ο ειδικός, τον περασμένο Σεπτέμβριο δεν σημειώθηκαν σε δορυφόρους δυσλειτουργίες πους θα μπορούσαν να συνδεθούν με το φαινόμενο.
Λαλίνα Φαφούτη
.tovima.gr
1/3/13
--
ReplyDeleteVan-Allen-Probes-Mission: Nasa-Sonden finden Strahlungsgürtel der Erde.....
Das Magnetfeld der Erde fängt energiereiche Teilchen aus dem Sonnenwind und der kosmischen Strahlung ein. Dadurch entsteht der sogenannte Van-Allen-Gürtel - von dem gibt es ein Exemplar mehr als bisher bekannt.
Neugier gehört zu den wichtigsten Eigenschaften eines Forschers - doch manchmal braucht es auch ein gehöriges Maß an Ungeduld. Das hat Dan Baker von der University of Colorado in Boulder gerade eindrucksvoll bewiesen. Nur weil der Plasmaphysiker im vergangenen Jahr bei ein paar Nasa-Offiziellen gedrängelt hat, kann ein Forscherteam nun im Fachmagazin "Science" die Entdeckung eines bisher unbekannten Strahlungsgürtels vermelden, der weit draußen im All um die Erde reicht.
Seit mehr als 50 Jahren ist bekannt, dass sich ein zweigeteilter Strahlungsgürtel um unseren Planeten erstreckt, der sogenannte Van-Allen-Gürtel. Schuld daran ist das Magnetfeld der Erde, das energiereiche Teilchen aus dem Sonnenwind und der kosmischen Strahlung einfängt - und nicht wieder loslässt. Doch Messungen zweier Nasa-Sonden belegen nun, dass es zumindest zeitweise auch noch einen dritten Strahlungsgürtel gibt.
Die beiden "Van Allen Probes" zur Vermessung der beiden bekannten Strahlungsgürtel waren am 30. August vergangenen Jahres gestartet worden. Normalerweise dauert es nach dem Abheben eines Raumfahrzeugs eine ganze Zeit, bis die Systeme an Bord nach und nach angeschaltet werden. Doch weil Forscher Baker Druck gemacht hatte, wurde das von ihm verantwortete Messgerät ("Relativistic Electron and Proton Telescope") schon einen Tag nach dem Start hochgefahren.
Drohender Absturz
Grund dafür war der drohende Absturz eines anderen Satelliten. Die Nasa-Sonde "Sampex" hatte rund 20 Jahre lang den Strahlungsgürtel vermessen - und würde nach dem Ende ihrer Karriere in der Erdatmosphäre verglühen. Ende 2012 sollte es so weit sein. Doch zuvor wollten Dan Baker und seine Kollegen noch eine möglichst lange Zeit Daten vom alten und neuen Satelliten parallel empfangen - und so die Messungen vergleichbar machen.
So kam es zum Schnellstart des Messgeräts - und der lohnte sich, wie die Forscher nun berichten. Zunächst fanden sich in den Daten die Hinweise auf die beiden bekannten Strahlungsgürtel. Doch nach einigen Tagen Beobachtungszeit habe sich der äußere von ihnen allerdings zu einem dichten Band zusammengezogen - und ein dritter, weniger kompakter Gürtel sei entstanden.
"Das sah so komisch aus, dass ich dachte, mit dem Instrument stimmt etwas nicht", sagt Dan Baker. Weil aber beide Sonden identische Ergebnisse geliefert hätten, habe man nicht mehr gezweifelt. In der dritten Septemberwoche sei der neue Strahlungsgürtel dann wieder verschwunden. Dass die Größe des Strahlungsgürtels stark variiert, wussten Forscher bereits. Doch das dritte Band hat die Experten verblüfft.
"Wir wissen nicht, wie oft so eine Sache passiert", sagt Dan Baker. "Es ist möglich, dass so etwas ziemlich häufig abläuft, aber wir hatten bisher nicht die Werkzeuge, das zu beobachten."
chs
http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/van-allen-guertel-nasa-sonde-findet-strahlungsguertel-um-die-erde-a-886215.html
1/3/13
Satellites to probe Earth's strange shield ...
ReplyDeleteAFP - Europe next week will launch a trio of hi-tech satellites to explore something that may seem utterly mundane: Earth's magnetic field.
After all, magnetism has been with us for billions of years.
We harness it in innumerable ways, in navigation and electrical devices. What's new?
Well, plenty, actually.
If all goes well, the 230-million-euro ($276-million) Swarm mission will explain some of the weird things happening to the planet's magnetism.
And they are more than just curiosities.
"Earth's magnetic field is a very important thing. It makes life possible on Earth by providing shelter against radiation from space," said Albert Zaglauer, project manager at Astrium, which made the three satellites.
The field is fickle, he said.
"The magnetic pole is changing, and the magnetic field is changing too. Why?"
Earth's magnetism derives from superheated liquid iron and nickel, which swirl in the outer core about 3,000 kilometres (1,800 miles) beneath the surface.
Like a spinning dynamo, this subterranean metal ocean generates electrical currents and thus a magnetic field.
But contrary to what many may think, the field is not constant and immutable.
For one thing, the well-known gap between Earth's magnetic north pole and its geographical north is growing.
Since 2001, the gap has been widening at the rate of 65 kilometres (40.6 miles) per year, compared with just 10 kilometres (six miles) per year in estimates in the early 1990s.
In addition, the magnetic field has been weakening. Since the mid-19th century it has lost around 15 percent of its strength.
What's going on?
Some experts wonder if this is a prelude to something really big: a reversal of magnetic polarity.
When N becomes S
Polarity switches occur around every 200,000 to 300,000 years, according to telltale magnetic signatures found in ancient sediments.
They are believed to occur when iron atoms in lava spewed by volcanoes adopt a polarity and retain it after the rock has solidified. Eventually a planetary tipping point is reached.
"Reversals are a slow process and do not happen with any regularity," the European Space Agency (ESA) says.
"Nevertheless, the last time this happened was about 780,000 years ago, so we are now overdue for a reversal."
Complicating the picture is the fact that magnetism does not only come from deep within the planet.
Minerals in Earth's crust also contribute, as do the ionosphere (between 85 and 600 kilometres or 53 and 375 miles above the Earth) and the magnetosphere, about 60,000 to 120,000 kilometres (37,500 to 75,000 miles) away.
Another contribution, albeit rather a weak one, is the sea, because salt water is conductive.
Nor is the field the same everywhere.
Scattered across South America and the South Atlantic are locations where it is weak -- so much so that the lack of a shield against radiation has even affected electronics on a low-altitude satellite.
"The magnetic field is a very complex phenomenon which changes in time and space," said Mioara Mandea of France's National Centre of Space Studies (CNRS).
"We have identified various sources but, at a given point on the surface, they all get mixed together."....http://www.france24.com/en/20131118-satellites-probe-earths-strange-shield
18/11/13