Undele electrice ascunse curăță în liniște electronii „ucigași” ai Pământului

Adaugă-ne ca sursă preferată în Google

Urmărește-ne in Discover

Undele electrice ascunse curăță în liniște electronii „ucigași” ai Pământului. Deasupra capetelor noastre, într-un spațiu invizibil ochiului liber, se desfășoară o luptă tăcută în interiorul scutului magnetic al Pământului. De zeci de ani, oamenii de știință monitorizează așa-numiții „electroni ucigași”, particule extrem de rapide capabile să pătrundă prin scuturile sateliților și să afecteze astronauții în timp ce traversează centurile de radiații Van Allen. Deși se știa că acești electroni scapă în cele din urmă din centuri și ajung în atmosferă, mecanismul principal prin care sunt „curățați” electronii cu cea mai mare energie a rămas mult timp un mister.

Undele electrice ascunse curăță în liniște electronii „ucigași” ai Pământului. Un nou studiu a identificat un posibil răspuns, analizând trei ani de date de la sondele Van Allen ale NASA. Echipa condusă de Lixian Yang a descoperit un tip ascuns de unde de plasmă, numite unde „chorus”, care nu se comportă conform modelelor fizice clasice.

• Fizicienii au găsit limita superioară a rezistivității unui metal pur
• Legătura dintre vitamina C și sănătatea creierului tocmai a devenit și mai clară

Spre deosebire de undele obișnuite din spațiu, care sunt în principal magnetice, aceste unde oblice, numite HOQE (highly oblique quasi-electrostatic), au un câmp electric atât de puternic încât devine dominant. Această componentă electrică le permite să smulgă electroni cu energii de până la 2 MeV din orbitele lor și să îi trimită în atmosferă, într-un proces mult mai eficient decât se credea anterior.

Centurile Van Allen

Pământul este înconjurat de două regiuni uriașe, în formă de gogoașă, pline de particule energetice: centurile de radiații Van Allen. Acestea acționează ca un scut natural împotriva radiațiilor solare, dar în același timp conțin electroni care pot deteriora grav sateliții și pot reprezenta un risc pentru astronauți. Electronii cu energii de peste 0,1 MeV pot provoca „încărcare profundă”, afectând electronica sensibilă a navelor spațiale, explică Phys.org.

De aceea, înțelegerea modului în care aceste particule intră și ies din centuri este esențială. În mod obișnuit, electronii sunt dispersați de undele naturale de plasmă din spațiu, iar dintre acestea, undele chorus au un rol central. Ele pot fie să accelereze electronii, fie să îi împrăștie, influențând astfel structura centurilor de radiații.

Până acum, modelele presupuneau că aceste unde se deplasează în mare parte paralel cu liniile câmpului magnetic al Pământului. Datele colectate de sondele Van Allen între 2013 și 2015 au arătat însă un comportament diferit: unele unde sunt înclinate la unghiuri foarte mari. Această înclinare le schimbă radical proprietățile. Pe măsură ce devin mai oblice, componenta magnetică scade, iar cea electrică devine dominantă, transformându-le în unde HOQE.

În aceste condiții, undele nu mai acționează ca unde radio obișnuite, ci ca impulsuri intense de energie electrică localizată. Ele apar mai ales în regiuni cu densitate scăzută de plasmă, unde pot acționa fără a fi „încetinite” de particulele din jur, devenind mult mai eficiente.

În astfel de zone, undele HOQE din banda inferioară s-au dovedit a fi extrem de eficiente în eliminarea electronilor de mare energie. Ele pot declanșa un proces numit „pitch-angle diffusion”, prin care electronii sunt deviați până când părăsesc centurile și intră în atmosferă.

Undele electrice ascunse curăță electronii „ucigași” ai Pământului. La ce ne ajută această descoperire?

Practic, aceste unde acționează ca un mecanism natural de „curățare” a centurilor de radiații, eliminând particulele cele mai periculoase. Cercetătorii descriu acest proces drept un fel de echipă invizibilă de întreținere a spațiului din jurul Pământului.

În concluzie, studiul arată că aceste unde aproape electrostatice au un rol mult mai important decât se credea în dinamica centurilor de radiații și ar putea îmbunătăți semnificativ modelele prin care sunt prognozate nivelurile de radiație periculoasă din spațiu.

Descoperirea sugerează că și cele mai fine detalii ale fizicii spațiale, cum ar fi unghiul unor unde invizibile, pot influența direct siguranța sateliților și a tehnologiei moderne.

Studiul a fost publicat în Geophysical Research Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

Cele mai puternice particule din Univers ar putea fi și mai bizare decât se credea

Sonda Psyche folosește planeta Marte drept o „praștie” uriașă către o lume metalică misterioasă

Oamenii de știință au descoperit că Universul formează găuri negre în moduri surprinzătoare

Cel mai mare accelerator de particule din lume a făcut o descoperire care ar putea revoluționa fizica