ร่างภูมิภาคต่าง ๆ ในสนามแม่เหล็กโลก คลิกเพื่อดูภาพขยาย
ยานอวกาศกลุ่มของ ESA อยู่ในสถานที่ที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสมเมื่อพวกเขาบินไปในภูมิภาคของสนามแม่เหล็กของโลกที่เร่งอิเล็กตรอนให้มีความเร็วประมาณ 1 / 100th ของแสง ภูมิภาคนี้เรียกว่าเขตการแพร่ของอิเล็กตรอน เขตแดนที่หนาเพียงไม่กี่กิโลเมตรระหว่างสนามแม่เหล็กของโลกกับดวงอาทิตย์ ในช่วงเวลาหนึ่งชั่วโมงยานอวกาศนั้นถูกกลืนเข้าไปในเขตการแพร่ของอิเล็กตรอนเนื่องจากลมสุริยะทำให้ชั้นนี้เคลื่อนที่ไปมา
ดาวเทียมกระจุกดาวของ ESA บินผ่านบริเวณต่างๆของสนามแม่เหล็กของโลกซึ่งเร่งอิเล็กตรอนให้เป็นความเร็วแสงประมาณหนึ่งร้อย การสังเกตนำเสนอนักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรกที่ตรวจพบเหตุการณ์เหล่านี้และให้พวกเขาดูรายละเอียดของกระบวนการสากลที่เรียกว่าการเชื่อมต่อทางแม่เหล็ก
ในวันที่ 25 มกราคม 2548 ยานอวกาศกลุ่ม Cluster ทั้งสี่พบว่าตัวเองอยู่ในสถานที่ที่เหมาะสมในเวลาที่เหมาะสม: พื้นที่ของอวกาศที่รู้จักกันในชื่อพื้นที่แพร่อิเล็กตรอน มันเป็นเขตแดนที่มีความหนาเพียงไม่กี่กิโลเมตรที่เกิดขึ้นที่ระดับความสูงประมาณ 60,000 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลก มันเป็นรอยต่อระหว่างสนามแม่เหล็กของโลกกับของดวงอาทิตย์ สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ถูกพัดพาไปทั่วโลกโดยลมของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งรู้จักกันในชื่อลมสุริยะ
เขตการแพร่ของอิเล็กตรอนเปรียบเสมือนสวิตช์ไฟฟ้า เมื่อพลิกมันจะใช้พลังงานที่เก็บไว้ในสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์และโลกเพื่อให้ความร้อนแก่อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในบริเวณใกล้เคียงกับความเร็วที่สูง ด้วยวิธีนี้มันเริ่มต้นกระบวนการที่อาจส่งผลให้เกิดการสร้างออโรร่าบนโลกที่ซึ่งอนุภาคที่มีประจุที่เคลื่อนที่เร็วนั้นชนกับอะตอมของบรรยากาศและทำให้พวกมันเปล่งแสง
นอกจากนี้ยังมีด้านที่น่ากลัวกว่าในส่วนการแพร่กระจายของอิเล็กตรอน อนุภาคเร่งความเร็วสามารถทำลายดาวเทียมได้โดยการชนกับพวกมันและทำให้ประจุไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ลัดวงจรเหล่านี้และทำลายอุปกรณ์ที่มีความสำคัญ
สิบเก้าครั้งในหนึ่งชั่วโมง Quartet ของกลุ่มพบว่าตัวเองถูกกลืนเข้าไปในบริเวณการแพร่ของอิเล็กตรอน นี่เป็นเพราะลมสุริยะกำลังกระแทกชั้นเขตแดนทำให้มันเคลื่อนที่ไปมา การข้ามพื้นที่กระจายอิเล็กตรอนแต่ละครั้งใช้เวลาเพียง 10-20 มิลลิวินาทีสำหรับยานอวกาศแต่ละลำและยังเป็นเครื่องมือพิเศษที่รู้จักกันในชื่อ Electron Drift Instrument (EDI) นั้นเร็วพอที่จะวัดอิเล็กตรอนเร่งได้
การสังเกตเป็นสิ่งสำคัญเพราะให้การตรวจวัดที่สมบูรณ์แบบที่สุดในพื้นที่การแพร่ของอิเล็กตรอน “ แม้แต่คอมพิวเตอร์ที่ดีที่สุดในโลกก็ไม่สามารถจำลองภูมิภาคที่มีการแพร่กระจายของอิเล็กตรอนได้ พวกเขาไม่มีอำนาจในการคำนวณ” Forrest Mozer, University of California, Berkeley ซึ่งเป็นผู้นำในการตรวจสอบข้อมูล Cluster กล่าว
ข้อมูลจะให้ข้อมูลเชิงลึกที่ประเมินค่าไม่ได้ในกระบวนการเชื่อมต่อแม่เหล็กใหม่ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นทั่วทั้งจักรวาลในหลาย ๆ สเกลไม่ว่าที่ไหนก็ตามที่มีสนามแม่เหล็กที่พันกัน ในสถานการณ์ที่ซับซ้อนเหล่านี้สนามแม่เหล็กบางครั้งก็พังทลายลงในการกำหนดค่าที่มีเสถียรภาพมากขึ้น นี่คือการเชื่อมต่อใหม่และปล่อยพลังงานผ่านบริเวณการแพร่กระจายของอิเล็กตรอน บนดวงอาทิตย์การเชื่อมต่อใหม่ทางแม่เหล็กทำให้เกิดเปลวไฟจากแสงอาทิตย์ซึ่งบางครั้งก็ปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลเหนือจุดดับของดวงอาทิตย์
งานนี้อาจมีความสำคัญในการแก้ปัญหาความต้องการพลังงานบนโลก นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่พยายามสร้างเครื่องกำเนิดฟิวชั่นพยายามสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเสถียรในเครื่องปฏิกรณ์ แต่จะเกิดจากการเชื่อมต่อใหม่ที่ทำลายการกำหนดค่า หากสามารถเข้าใจกระบวนการเชื่อมต่อใหม่ได้อาจเป็นวิธีการป้องกันในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ชัดเจน
อย่างไรก็ตามมันยังคงอยู่ในอนาคต “ เราจำเป็นต้องทำวิทยาศาสตร์ให้มากขึ้นก่อนที่เราจะเข้าใจการเชื่อมต่อใหม่อย่างสมบูรณ์” Mozer กล่าวซึ่งตอนนี้มีเป้าหมายที่จะเข้าใจว่าสภาวะลมสุริยะใดที่ทำให้เกิดการเชื่อมต่อใหม่และบริเวณการแพร่ของอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้อง
แหล่งดั้งเดิม: ESA Portal
