رسم تخطيطي لمناطق مختلفة في الغلاف المغناطيسي للأرض. اضغط للتكبير
كانت المركبة الفضائية العنقودية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) في المكان الصحيح في الوقت المناسب عندما طارت عبر منطقة من المجال المغناطيسي للأرض تسرع الإلكترونات إلى سرعة الضوء تقريبًا 1/100. المنطقة تسمى منطقة انتشار الإلكترون. حد يبلغ بضعة كيلومترات فقط بين المجال المغناطيسي للأرض والشمس. على مدار ساعة ، غمرت المركبة الفضائية في منطقة انتشار الإلكترون ، حيث تسببت الرياح الشمسية في تحرك هذه الطبقة ذهابًا وإيابًا.
حلقت سواتل الكتلة التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (إيسا) عبر مناطق المجال المغناطيسي للأرض التي تسرع الإلكترونات إلى ما يقرب من مائة سرعة الضوء. تقدم الملاحظات لعلماء الكتلة أول اكتشاف لهم لهذه الأحداث وتعطيهم نظرة على تفاصيل عملية عالمية تعرف باسم إعادة الاتصال المغناطيسي.
في 25 يناير 2005 ، وجدت المركبة الفضائية العنقودية الأربعة نفسها في المكان المناسب في الوقت المناسب: منطقة من الفضاء تعرف باسم منطقة انتشار الإلكترون. وهي عبارة عن حدود يبلغ سمكها بضعة كيلومترات فقط تحدث على ارتفاع حوالي 60000 كيلومتر فوق سطح الأرض. إنه يمثل الحدود بين المجال المغناطيسي للأرض ومجال الشمس. ينقل الحقل المغناطيسي للشمس إلى الأرض بواسطة رياح من الجسيمات المشحونة كهربائيًا ، والمعروفة باسم الرياح الشمسية.
تشبه منطقة انتشار الإلكترون المفتاح الكهربائي. عندما يتم قلبها ، فإنها تستخدم الطاقة المخزنة في المجالات المغناطيسية للشمس والأرض لتسخين الجسيمات المشحونة كهربائيًا في محيطها بسرعات كبيرة. بهذه الطريقة ، يبدأ عملية يمكن أن تؤدي إلى إنشاء الشفق على الأرض ، حيث تتصادم الجسيمات المشحونة سريعة الحركة مع ذرات الغلاف الجوي وتجعلها تتوهج.
هناك أيضًا جانب أكثر شرًا لمناطق انتشار الإلكترون. يمكن أن تتسبب الجسيمات المعجلة في إتلاف الأقمار الصناعية عن طريق الاصطدام بها والتسبب في تراكم الشحنات الكهربائية. هذه ماس كهربائى وتدمير المعدات الحساسة.
تسعة عشر مرة في ساعة واحدة ، وجدت الرباعية العنقودية نفسها غارقة في منطقة انتشار الإلكترون. كان ذلك بسبب الرياح الشمسية التي كانت تقصف الطبقة الحدودية ، مما جعلها تتحرك ذهابًا وإيابًا. استمر كل عبور في منطقة انتشار الإلكترون من 10 إلى 20 مللي ثانية فقط لكل مركبة فضائية ، ومع ذلك ، كانت أداة فريدة ، تعرف باسم أداة الانجراف الإلكترونية (EDI) ، سريعة بما يكفي لقياس الإلكترونات المتسارعة.
الملاحظة مهمة لأنها توفر القياسات الأكثر اكتمالا حتى الآن لمنطقة انتشار الإلكترون. "حتى أفضل أجهزة الكمبيوتر في العالم لا يمكنها محاكاة مناطق انتشار الإلكترونات ؛ تقول فورست موزر ، جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، التي قادت التحقيق في بيانات الكتلة ، إنهم لا يملكون القوة الحاسوبية للقيام بذلك.
ستوفر البيانات رؤى لا تقدر بثمن في عملية إعادة الاتصال المغناطيسي. تحدث هذه الظاهرة في جميع أنحاء الكون بمقاييس مختلفة ، في أي مكان توجد فيه مجالات مغناطيسية متشابكة. في هذه الحالات المعقدة ، تنهار المجالات المغناطيسية أحيانًا إلى تكوينات أكثر استقرارًا. هذا هو إعادة الاتصال ويطلق الطاقة من خلال مناطق انتشار الإلكترون. على الشمس ، يقود إعادة الاتصال المغناطيسي التوهجات الشمسية التي تطلق أحيانًا كميات هائلة من الطاقة فوق بقع الشمس.
قد يكون لهذا العمل أيضًا تأثير مهم على حل احتياجات الطاقة على الأرض. يحاول الفيزيائيون النوويون الذين يحاولون بناء مولدات الاندماج إنشاء حقول مغناطيسية مستقرة في مفاعلاتهم ولكنهم يعانون من أحداث إعادة الاتصال التي تدمر تكويناتهم. إذا كان يمكن فهم عملية إعادة الاتصال ، فربما تصبح طرق منعها في المفاعلات النووية واضحة.
ومع ذلك ، لا يزال هذا يكمن في المستقبل. يقول موزر: "نحن بحاجة إلى القيام بمزيد من العلوم قبل أن نفهم تمامًا عملية إعادة الاتصال" ، والذي يهدف الآن إلى فهم ظروف الرياح الشمسية التي تؤدي إلى أحداث إعادة الاتصال ومناطق انتشار الإلكترونات المرتبطة بها التي تراها الكتلة.
المصدر الأصلي: ESA Portal
