Van Allens hemmeligheder afsløret i ny undersøgelse

En udfordring til rumforskere for bedre at forstå vores farlige nær-jorden rummiljø er blevet sat i en ny undersøgelse ledet af University of Birmingham.

Forskningen repræsenterer det første skridt mod nye teorier og metoder, der vil hjælpe forskere med at forudsige og analysere partiklernes adfærd i rummet. Det har implikationer for teoretisk forskning såvel som for praktiske anvendelser såsom rumvejrsprognoser.

Forskningen fokuserede på to bånd af energiske partikler i nær-jordens rum, kaldet Radiation Belts eller Van Allen Belts. Disse partikler er fanget i Jordens magnetosfære og kan beskadige elektronik på satellitter og rumfartøjer, der passerer igennem, samt udgøre en risiko for astronauter.

At forstå, hvordan disse partikler opfører sig, har været et mål for fysikere og ingeniører i årtier. Siden 1960'erne har forskere brugt principper indeholdt i 'kvasilineære modeller' til at forklare, hvordan de ladede partikler bevæger sig gennem rummet.

I det nye studie har forskere imidlertid fundet beviser for, at standardteorien muligvis ikke gælder så ofte som tidligere antaget. Holdet på 16 videnskabsmænd fra institutioner i Storbritannien, USA og Finland udforskede grænserne for standardteorier. Anvendelsen af ​​den kvasilineære teori kan virke ligetil, men faktisk er det en delikat procedure at integrere den i rumfysiske modeller i overensstemmelse med videnskabelige målinger i rummet. Dette papir nedbryder udfordringerne bag denne proces.

Resultaterne er offentliggjort i Grænser i astronomi og rumvidenskab .

Hovedforfatter, Dr. Oliver Allanson, fra Space Environment and Radio Engineering (SERENE) Group ved University of Birmingham, sagde:"At få en bedre forståelse af disse partiklers adfærd er afgørende for fortolkning af satellitdata og for at forstå den underliggende fysik af rummiljøer."

Forskere involveret i undersøgelsen er baseret i Storbritannien ved universiteterne i Birmingham, Exeter, Northumbria, Warwick, St. Andrews og ved British Antarctic Survey; i USA ved University of California i Los Angeles, University of Iowa og US Air Force Research Lab, New Mexico; og i Finland ved Helsinki Universitet.

De næste trin for forskningen vil omfatte en forbedret teoretisk beskrivelse baseret på resultaterne i dette arbejde, som derefter kan bruges i rumvejrmodeller til at forudsige adfærden af ​​disse farlige partikler i rummet nær Jorden.

Flere oplysninger: Oliver Allanson et al., Udfordringen med at forstå den zoologiske have af partikeltransportregimer under resonansbølge-partikel-interaktioner for givne survey-mode bølgespektre, Frontiers in Astronomy and Space Sciences (2024). DOI:10.3389/fspas.2024.1332931

Leveret af University of Birmingham