Magnetiske storme stammer tættere på Jorden end tidligere antaget, truende satellitter

Ud over Jordens atmosfære er hvirvlende skyer af energipartikler - ioner og elektroner - der kommer fra solen. Denne "solvind" bufferer magnetosfæren, det magnetiske kraftfelt, der omgiver Jorden.

På nogenlunde samme måde skaber vinde og storme vejr i vores atmosfære, stærke vindstød af solvind, der trænger ind i magnetosfæren, kan generere magnetiske storme med kraftige elektriske strømme, der kan påvirke vores liv.

En ny undersøgelse foretaget af NASA THEMIS missionsteam - ledet af Vassilis Angelopoulos, en UCLA -professor i rumfysik - er den første til at vise, at sådanne storme kan stamme meget tættere på Jorden end tidligere antaget, overlapper med banerne i kritisk vejr, kommunikation og GPS -satellitter. Teamets resultater offentliggøres i tidsskriftet Naturfysik .

Magnetiske storme kan producere blændende nordlys eller farlige partikler, der passer mod rumfartøjer og astronauter, zappe dem ud af kommission. Under visse betingelser, magnetiske storme kan deaktivere det elektriske net, forstyrre radiokommunikation og korrodere rørledninger, selv at skabe ekstrem aurora synlig tæt på ækvator.

"Ved at studere magnetosfæren, vi forbedrer vores chancer for at håndtere den største fare for menneskeheden, der vove sig ud i rummet:storme drevet af solen, "Sagde Angelopoulos.

En hændelse, der illustrerer den dramatiske kraft ved magnetiske storme, fandt sted i 1921, da en sådan storm forstyrrede telegrafkommunikation og forårsagede strømafbrydelser, der resulterede i, at en togstation i New York brændte til jorden. Og i 1972 savnede Apollo 16 og 17 astronauter snævert, hvad der kunne have været et dødeligt soludbrud. Disse hændelser understreger de potentielle farer, der bør vurderes, da flere mennesker vove sig i kredsløb. Hvis en lignende storm opstod i dag, en separat undersøgelse anslået, økonomiske tab i USA på grund af elektriske afbrydelser kun kunne overstige 40 milliarder dollar om dagen.

Hvordan elektriske strømme i rummet påvirker auroraen og magnetiske storme har længe været diskuteret i rumfysiksamfundet. Fordi storme forekommer så sjældent og satellitdækning er sparsom, det har været svært for forskere at opdage den dynamiske proces, der driver disse storme.

Når solvindens magnetiske energi overføres til magnetosfæren, den bygger op, indtil den omdannes til varme og partikelacceleration gennem en proces kaldet magnetisk genforbindelse. Efter årtiers studier, det er stadig uklart for forskere, hvor præcis magnetisk genforbindelse sker under storme.

Nylige observationer fra flere satellitter har vist, at magnetiske storme kan initieres ved magnetisk genforbindelse meget tættere på Jorden end tidligere antaget muligt. De tre NASA THEMIS -satellitter observerede magnetisk genforbindelse kun omkring tre til fire jorddiametre væk. Forskerne forventede ikke, at dette kunne ske i den forholdsvis stabile magnetfeltkonfiguration nær Jorden.

Senere, en vejrsatellit, som var nærmere Jorden i geostationær bane, opdagede energipartikler forbundet med magnetiske storme.

Vejrsatellitten viste, at denne nær-jord-genforbindelse stimulerede ion- og elektronacceleration til høje energier, udgør en fare for hundredvis af satellitter, der opererer i denne fælles bane. Sådanne partikler kan beskadige elektronik og menneskeligt DNA, øge risikoen for stråleforgiftning og kræft for astronauter. Nogle partikler kan endda komme ind i atmosfæren og påvirke flypassagerer.

"Kun med sådanne direkte målinger af magnetisk genforbindelse og dens resulterende energistrømme kunne vi overbevisende bevise en så uventet mekanisme for stormkraftproduktion, sagde Angelopoulos, der er hovedforfatter til papiret. "Indfanger denne sjældne begivenhed, tættere på Jorden end nogensinde før, tvinger os til at revidere tidligere antagelser om genforbindelsesprocessen. "

Denne opdagelse vil i sidste ende hjælpe forskere med at forfine forudsigelige modeller for, hvordan magnetosfæren reagerer på solvind, giver dyrebare ekstra timer eller endda dage til at forberede satellitter, astronauter og energinet til den næste "store" i rummet.