Afbeelding tegoed: NASA
Onderzoekers hebben ontdekt dat er tijdelijke scheuren kunnen ontstaan in het magnetische veld van de aarde waardoor een deel van de energie van de zonnewind erdoorheen kan glijden en elektronica en communicatie kan verstoren. Deze waarnemingen zijn gedaan met behulp van NASA's Imager for Magnetopause to Aurora Global Exploration (IMAGE) -satelliet, die enkele uren lang een grote aurora heeft gevolgd. De Cluster-satellieten van ESA vlogen over dezelfde locatie en zagen een stroom ionen die door een scheur glipte en die normaal gesproken door de magnetosfeer van de aarde had moeten worden afgebogen.
Immense scheuren in het magnetische veld van de aarde blijven urenlang open, waardoor de zonnewind door kan stromen en stormachtig ruimteweer kan aandrijven, volgens nieuwe waarnemingen van de IMAGE- en Cluster-satellieten.
De scheuren waren eerder ontdekt, maar onderzoekers weten nu dat ze lange tijd open kunnen blijven in plaats van slechts heel korte intervallen te openen en te sluiten. Deze nieuwe ontdekking over hoe het magnetische schild van de aarde wordt doorbroken, zal ruimtefysici naar verwachting helpen om een beter beeld te krijgen van de effecten van zwaar ruimteweer.
"We ontdekten dat ons magnetische schild tochtig is, als een huis met een raam open tijdens een storm", zegt Dr. Harald Frey van de University of California, Berkeley, hoofdauteur van een paper over dit onderzoek dat op 4 december in Nature is gepubliceerd . 'Het huis buigt het grootste deel van de storm af, maar de bank is kapot. Op dezelfde manier krijgt ons magnetische schild de grootste last van ruimtestormen, maar sommige energie glijdt voortdurend door zijn scheuren, soms genoeg om problemen te veroorzaken met satellieten, radiocommunicatie en energiesystemen. ”
"De nieuwe kennis dat de scheuren langdurig open zijn, in plaats van sporadisch te openen en te sluiten, kan worden geïntegreerd in onze computermodellen voor weersvoorspellingen om nauwkeuriger te voorspellen hoe ons ruimteweer wordt beïnvloed door gewelddadige gebeurtenissen op de zon," zei Dr. Tai Phan, ook van UC Berkeley, co-auteur van de Nature paper.
De zonnewind is een stroom van elektrisch geladen deeltjes (elektronen en ionen) die constant door de zon worden geblazen (afbeelding 1). De zonnewind brengt energie over van de zon naar de aarde via de magnetische velden die het draagt en de hoge snelheid ervan (honderden mijlen / kilometers per seconde). Het kan vurig worden tijdens gewelddadige zonne-evenementen, zoals Coronal Mass Ejections (CME's), die een miljard ton geëlektrificeerd gas met miljoenen kilometers per uur de ruimte in kunnen schieten.
De aarde heeft een magnetisch veld dat zich over tienduizenden kilometers in de ruimte uitstrekt, de planeet omringt en een beschermende barrière vormt voor de deeltjes en snauwde magnetische velden die de zon tijdens CME's naar zich toe schiet. Ruimtestormen, die 1.000 miljard watt - meer dan de totale elektrische opwekkingscapaciteit van Amerika - in het magnetische veld van de aarde kunnen storten, gaven echter aan dat het schild niet ondoordringbaar was.
In 1961 voorspelde Dr. Jim Dungey van het Imperial College, Verenigd Koninkrijk, dat er scheuren zouden kunnen ontstaan in het magnetische schild wanneer de zonnewind een magnetisch veld bevatte dat in de tegengestelde richting was gericht op een deel van het aardveld. In deze regio's zouden de twee magnetische velden met elkaar in verbinding staan door middel van een proces dat bekend staat als "magnetische herverbinding" en een scheur in het schild vormt waardoorheen de elektrisch geladen deeltjes van de zonnewind zouden kunnen stromen. (Afbeelding 2 illustreert de scheurvorming en Animatie 1 laat zien hoe zonnewinddeeltjes door de scheur stromen door onzichtbare magnetische veldlijnen te volgen.) In 1979 ontdekte Dr. Goetz Paschmann van het Max Planck Instituut voor Buitenaardse Fysica, Duitsland, de scheuren met behulp van het ISEE-ruimtevaartuig (International Sun Earth Explorer). Omdat dit ruimtevaartuig tijdens zijn baan slechts kort door de scheuren ging, was het onbekend of de scheuren tijdelijke kenmerken waren of dat ze gedurende lange perioden stabiel waren.
In de nieuwe waarnemingen onthulde de Imager for Magnetopause to Aurora Global Exploration (IMAGE) -satelliet een gebied dat bijna zo groot was als Californië in de arctische bovenste atmosfeer (ionosfeer) waar een 75 megawatt "proton" aurora urenlang oplaaide (Afbeelding 4). Deze aurora, energiek genoeg om 75.000 huizen van stroom te voorzien, was anders dan de zichtbare aurora die bekend staat als het noorder- en zuiderlicht. Het werd gegenereerd door zware deeltjes (ionen) die de bovenste atmosfeer raken en ultraviolet licht uitstralen, wat onzichtbaar is voor het menselijk oog maar waarneembaar door de Far Ultraviolet Imager op IMAGE. (Afbeelding 6 en animatie 4 tonen IMAGE's waarnemingen van de proton-aurora).
Terwijl het noorderlicht werd vastgelegd door IMAGE, vloog de 4-satelliet Cluster-constellatie ver boven IMAGE, rechtstreeks door de spleet, en detecteerde zonnewindionen die er doorheen stroomden (afbeelding 5). Normaal gesproken zouden deze zonnewindionen worden afgebogen door het aardschild (afbeelding 3), dus de waarneming van Cluster toonde aan dat er een scheur aanwezig was. Deze stroom van zonnewindionen bombardeerde onze atmosfeer in precies dezelfde regio waar IMAGE de proton-aurora zag. Het feit dat IMAGE de proton-aurora meer dan 9 uur kon bekijken, totdat IMAGE in zijn baan voortschreed tot waar het de aurora niet kon waarnemen, impliceert dat de scheur continu open bleef. (Animatie 2 laat zien hoe het ruimtevaartuig samenwerkte om de scheur te onthullen.) Geschat op basis van de IMAGE- en Cluster-gegevens was de scheur tweemaal zo groot als de aarde aan de grens van ons magnetische schild, ongeveer 38.000 mijl (60.000 km) boven de planeet oppervlakte. Aangezien het magnetische veld convergeert wanneer het de aarde binnenkomt in de poolgebieden, is de scheur vernauwd tot ongeveer de grootte van Californië in de buurt van de bovenste atmosfeer.
IMAGE is een NASA-satelliet die op 25 maart 2000 is gelanceerd om een globaal beeld te geven van de ruimte rond de aarde die wordt beïnvloed door het magnetische veld van de aarde. De Cluster-satellieten, gebouwd door de European Space Agency en gelanceerd op 16 juli 2000, maken een driedimensionale kaart van het magnetische veld van de aarde.
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
