เครดิตรูปภาพ: NASA
งานวิจัยใหม่บ่งชี้ว่าอิเล็กตรอนอาจโต้คลื่นแม่เหล็กที่ขับเคลื่อนด้วยลมสุริยะและเร่งความเร็วจนถึงจุดที่พวกมันสามารถสร้างความเสียหายร้ายแรงต่อยานอวกาศที่โคจรรอบโลก กระบวนการนี้เป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กของโลกและความผันผวนของความหนาแน่นของลมสุริยะ เมื่อความหนาแน่นของลมสุริยะเปลี่ยนไปมันจะทำให้เกิดคลื่นในสนามแม่เหล็กเพื่อกระเพื่อมกลับมายังโลก อิเล็กตรอนสามารถจับได้ในระลอกคลื่นเหล่านี้และกลับสู่โลกได้อย่างรวดเร็วพวกมันสามารถทำลายอิเล็คทรอนิคส์ที่ละเอียดอ่อนในอวกาศได้
“ นักฆ่า” อิเล็กตรอนที่มีความสามารถในการก่อความเสียหายอย่างรุนแรงในยานอวกาศที่กำลังโคจรอยู่อาจเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากลมสุริยะตามทีมนักวิทยาศาสตร์ด้านอวกาศ
ทีมจากมหาวิทยาลัยบอสตันและการบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติ (NOAA) รวมการสำรวจจากยานอวกาศของนาซ่าและ NOAA เพื่อระบุปรากฏการณ์ที่อธิบายว่าลมสุริยะทำคลื่นในสนามแม่เหล็กของโลกได้อย่างไร (สนามแม่เหล็ก) อิเล็กตรอนธรรมดาที่โคจรรอบโลกในแถบรังสีของอัลเลนอาจเร่งคลื่นให้ใกล้กับความเร็วแสงโดยมีพลังงานมากกว่าอิเล็กตรอน 300-500 เท่าในจอโทรทัศน์
ลมสุริยะเป็นกระแสของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าที่พัดจากดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่อง สนามแม่เหล็กเป็นช่องที่เกิดขึ้นเมื่อลมสุริยะพบสนามแม่เหล็กของโลก เมื่อความหนาแน่นของลมสุริยะนั้นสูงและเกิดขึ้นกับสนามแม่เหล็ก, สนามแม่เหล็กจะถูกบีบอัด เมื่อความหนาแน่นของลมต่ำสนามแม่เหล็กจะขยายตัว นักวิจัยค้นพบว่าลมสุริยะนั้นมีโครงสร้างเป็นระยะ ๆ ที่มีความหนาแน่นสูงและต่ำทำให้เกิดการ“ หายใจ” ของสนามแม่เหล็กและการสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วโลกเป็นระยะ
เป็นที่ทราบกันว่าหากความถี่ของคลื่นเหล่านี้ตรงกับความถี่ของอิเล็กตรอนในการเคลื่อนที่ของพวกเขาในแถบแวนอัลเลนอิเล็กตรอนสามารถเร่งได้อย่างรวดเร็วและเพิ่มพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ กระบวนการนี้คล้ายกับนักเขียนกระดานโต้คลื่นที่จับคลื่น อิเล็กตรอนบางตัว“ ขี่คลื่น” และได้รับพลังงานมากจนสามารถทำลายยานอวกาศที่มีราคาแพงได้
“ หากเราสามารถยืนยันได้ว่านี่เป็นกลไกสำคัญในการสร้างคลื่นที่เร่งอิเล็กตรอน 'นักฆ่า' จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ที่ใช้ข้อมูลจากดาวเทียมเช่นลมสามารถพัฒนาคำเตือนล่วงหน้าสำหรับผู้ประกอบการยานอวกาศว่ายานอวกาศของพวกเขาอาจอันตรายจากการสัมผัสรังสีมากเกินไป ดร. บาร์บาราไจล์สนักวิทยาศาสตร์โครงการยานอวกาศขั้วโลกที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของกรีนเบลต์รัฐแมรี่แลนด์กล่าวว่า
เมื่ออิเล็กตรอนกลายเป็นพลังพวกนี้พวกมันสามารถเจาะเข้าไปในยานอวกาศได้ เมื่ออยู่ในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์พวกมันจะสร้างกระแสไฟฟ้าสถิตที่สามารถลัดวงจรชิ้นส่วนที่สำคัญหรือทำให้ยานอวกาศเข้าสู่โหมดปฏิบัติการที่ไม่ดี
“ มีอะไรใหม่และน่าตื่นเต้นเกี่ยวกับการวิจัยนี้คือผู้คนมักจะมองหากลไกภายในสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างคลื่นเหล่านี้” ดร. ลาร์รีเคปโค, ผู้ร่วมงานวิจัยที่มหาวิทยาลัยบอสตันกล่าวและนำผู้เขียนบทความสองเรื่องเกี่ยวกับการวิจัยนี้ วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์ในเดือนมิถุนายน 2546 และวารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์ในปี 2545“ แต่ที่นี่เราพบกลไกภายนอก - ลมสุริยะเอง”
ดาวเทียมขั้วโลกและลมของนาซ่าพร้อมด้วยดาวเทียมสิ่งแวดล้อมดำเนินการทางภูมิศาสตร์ของนาซ่า (GOES) ได้ให้ข้อสังเกตที่สำคัญซึ่งนำทีมสู่ข้อสรุปนี้ ขั้วโลกยืนยันว่าคลื่นไม่ได้อยู่ในพื้นที่ แต่เป็นระดับโลก ดาวเทียมลมเป็นแหล่งข้อมูลหลักในการระบุโครงสร้างความหนาแน่นในลมสุริยะที่ขับเคลื่อนสนามแม่เหล็ก GOES ให้ข้อมูลเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของโลกเมื่อมีขนาดเพิ่มขึ้นและลดลง
“ เรารู้อยู่แล้วว่าลมสุริยะนั้นมีโครงสร้างที่หนาแน่นและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเร่งอิเล็กตรอนได้” ดร. ฮาร์ลานสเปนซ์รองศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยบอสตันและผู้เขียนร่วมงานวิจัยสองชิ้นกล่าว “ สิ่งที่เราไม่ทราบก็คือโครงสร้างของลมสุริยะนั้นอาจเป็นระยะและขับคลื่นแม่เหล็ก ข้อสังเกตใหม่เหล่านี้อาจให้ลิงค์ที่ขาดหายไประหว่างทั้งสอง”
แหล่งที่ดีที่สุดของโครงสร้างลมสุริยะที่ค้นพบใหม่เหล่านี้ยังคงเป็นปริศนา แต่ทีมคาดการณ์ว่าดวงอาทิตย์อาจมีบทบาทโดยตรง “ การแปรผันของความหนาแน่นลมสุริยะนั้นส่วนหนึ่งถูกควบคุมโดยรูปแบบของการเชื่อมต่อแม่เหล็กใหม่การบิดและหักของเส้นสนามแม่เหล็กบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์” ดร. เคปโคกล่าว “ การเชื่อมต่อใหม่ที่เกิดขึ้นอย่างเป็นระบบและเป็นระยะอาจสร้างโครงสร้างความหนาแน่นเป็นระยะในลมสุริยะ มีหลักฐานว่าสิ่งนี้อาจเกิดขึ้น แต่จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อสร้างการเชื่อมโยงที่ชัดเจน”
เข็มขัดรังสีของแวนอัลเลนถูกค้นพบในปี 2501 โดยดร. เจมส์แวนอัลเลนและทีมของเขาที่มหาวิทยาลัยไอโอวากับนักสำรวจ 1 และ 3 ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกที่ประสบความสำเร็จในการเปิดตัวโดยสหรัฐอเมริกา พวกมันเป็นเข็มขัดของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าที่ถูกดักไว้โดยสนามแม่เหล็กของโลก เนื่องจากอนุภาคมีประจุไฟฟ้า (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน) พวกเขารู้สึกถึงแรงแม่เหล็กและถูก จำกัด ให้เป็นเกลียวรอบ ๆ เส้นแรงแม่เหล็กที่มองไม่เห็นซึ่งประกอบด้วยสนามแม่เหล็กของโลก จริงๆแล้วมีเข็มขัดรูปโดนัทสองอันในระบบ Van Allen หนึ่งอันอยู่ข้างในอีกด้านหนึ่งกับโลกใน“ รู” ของเข็มขัดด้านใน สายพานภายในประกอบด้วยโปรตอนความเร็วสูงตั้งอยู่ที่ระดับความสูงระหว่าง 430 และ 7,500 ไมล์ (ประมาณ 700 ถึง 12,000 กิโลเมตร) เหนือโลก สายพานด้านนอกทำจากอิเล็กตรอนความเร็วสูงและปรากฏที่ระดับความสูงระหว่าง 15,500 ถึง 25,000 ไมล์ (ประมาณ 25,000 ถึง 40,000 กิโลเมตร) เหนือโลก ผู้ประกอบการยานอวกาศพยายามหลีกเลี่ยงวงโคจรในภูมิภาคเหล่านี้ แต่บางครั้งระดับความสูงเหล่านี้ดีที่สุดสำหรับภารกิจเฉพาะหรือยานอวกาศจะต้องผ่านสายพานในระหว่างส่วนของวงโคจรของมันหรือเพื่อหนีโลกโดยสิ้นเชิง
ดาวเทียมขั้วโลกและลมของนาซ่าหรือที่รู้จักกันในชื่อ "โปรแกรมวิทยาศาสตร์อวกาศวิทยาศาสตร์โลก" นั้นอุทิศตนเพื่อช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าอนุภาคและพลังงานจากดวงอาทิตย์ไหลผ่านและมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมอวกาศของโลกอย่างไร
NOAA ทุ่มเทให้กับการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับมหาสมุทรบรรยากาศพื้นที่และดวงอาทิตย์ ระบบดาวเทียม GOES เป็นองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับการตรวจสอบและพยากรณ์อากาศในสหรัฐอเมริกา ดร. ฮาวเวิร์ดซิงเกอร์จาก NOAA เป็นผู้ร่วมเขียนคนที่สามในบทความปี 2545 เกี่ยวกับการวิจัยนี้
แหล่งที่มาดั้งเดิม: NASA News Release
