Schets van de verschillende regio's in de magnetosfeer van de aarde. Klik om te vergroten
ESA's Cluster-ruimtevaartuig bevond zich op het juiste moment op de juiste plaats toen ze door een gebied van het magnetische veld van de aarde vlogen dat elektronen versnelt tot ongeveer 1 / 100ste van de lichtsnelheid. Het gebied wordt het elektronendiffusiegebied genoemd; een grens van slechts een paar kilometer dik tussen het magnetische veld van de aarde en die van de zon. In de loop van een uur werd het ruimtevaartuig verzwolgen in een elektronendiffusiegebied, omdat de zonnewind ervoor zorgde dat deze laag heen en weer bewoog.
ESA's Cluster-satellieten zijn door gebieden van het magnetische veld van de aarde gevlogen die elektronen versnellen tot ongeveer een honderdste van de lichtsnelheid. De waarnemingen bieden Clusterwetenschappers hun eerste detectie van deze gebeurtenissen en geven hen een kijkje in de details van een universeel proces dat bekend staat als magnetische herverbinding.
Op 25 januari 2005 bevonden de vier Cluster-ruimtevaartuigen zich op het juiste moment op de juiste plaats: een gebied in de ruimte dat bekend staat als een elektronendiffusiegebied. Het is een grens van slechts enkele kilometers dik die voorkomt op een hoogte van ongeveer 60.000 kilometer boven het aardoppervlak. Het markeert de grens tussen het magnetische veld van de aarde en dat van de zon. Het magnetische veld van de zon wordt naar de aarde gedragen door een wind van elektrisch geladen deeltjes, de zonnewind.
Een elektronendiffusiegebied is als een elektrische schakelaar. Wanneer het wordt omgedraaid, gebruikt het energie die is opgeslagen in de magnetische velden van de zon en de aarde om de elektrisch geladen deeltjes in de buurt tot hoge snelheden te verwarmen. Op deze manier initieert het een proces dat kan leiden tot het ontstaan van het noorderlicht op aarde, waar snel bewegende geladen deeltjes botsen met atmosferische atomen en ze laten gloeien.
Er is ook een meer sinistere kant aan de elektronendiffusiegebieden. De versnelde deeltjes kunnen satellieten beschadigen door ermee in botsing te komen en elektrische ladingen op te bouwen. Deze kortsluiten en vernietigen gevoelige apparatuur.
Negentien keer per uur werd het Cluster-kwartet overspoeld door een elektronendiffusiegebied. Dit kwam omdat de zonnewind de grenslaag op en neer bewoog, waardoor deze heen en weer bewoog. Elke kruising van het elektronendiffusiegebied duurde slechts 10-20 milliseconden voor elk ruimtevaartuig en toch was een uniek instrument, bekend als het Electron Drift Instrument (EDI), snel genoeg om de versnelde elektronen te meten.
De waarneming is belangrijk omdat het de meest complete metingen tot nu toe geeft van een elektronendiffusiegebied. “Zelfs de beste computers ter wereld kunnen geen elektrondiffusiegebieden simuleren; ze hebben gewoon niet de rekenkracht om het te doen ', zegt Forrest Mozer, University of California, Berkeley, die het onderzoek naar de Cluster-gegevens leidde.
De gegevens zullen onschatbare inzichten opleveren in het proces van magnetische herverbinding. Het fenomeen komt in het hele universum voor op veel verschillende schalen, overal waar er verwarde magnetische velden zijn. In deze complexe situaties vallen de magnetische velden af en toe samen in stabielere configuraties. Dit is de herverbinding en geeft energie vrij via elektronendiffusiegebieden. Op de zon drijft magnetische herverbinding de zonnevlammen aan die af en toe enorme hoeveelheden energie boven zonnevlekken afgeven.
Dit werk kan ook een belangrijke invloed hebben op het oplossen van energiebehoeften op aarde. Kernfysici die fusiegeneratoren proberen te bouwen, proberen stabiele magnetische velden in hun reactoren te creëren, maar worden geplaagd door herverbindingsgebeurtenissen die hun configuraties verpesten. Als het proces van opnieuw verbinden kan worden begrepen, zullen misschien manieren worden ontdekt om het in kernreactoren te voorkomen.
Dat ligt echter nog in de toekomst. "We moeten veel meer wetenschap doen voordat we de herverbinding volledig begrijpen", zegt Mozer, wiens doel het nu is om te begrijpen welke zonnewindcondities de herverbindingsgebeurtenissen en hun bijbehorende elektronendiffusiegebieden die door Cluster worden gezien, veroorzaken.
Oorspronkelijke bron: ESA Portal
