رسم يمثل ACE و Wind التابع لناسا والمركبة الفضائية العنقودية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية التي تواجه طائرات جسيمات شمسية. حقوق الصورة: UC Berkeley اضغط للتكبير
لاحظ أسطول من وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية للطقس الفضائي نفاثة هائلة من الجسيمات المشحونة كهربائيًا في الرياح الشمسية بين الشمس والأرض. كانت الطائرة ، التي يبلغ عرضها 200 مرة على الأقل مثل الأرض ، مدعومة بصدام الحقول المغناطيسية في عملية تسمى "إعادة التوصيل المغناطيسي".
إعادة الاتصال المغناطيسي في الرياح الشمسية
هذه الطائرات هي نتيجة مسرعات الجسيمات الطبيعية تقزم أي شيء مبني على الأرض. يقوم العلماء ببناء مسرعات الجسيمات التي تمتد على طول الأميال على الأرض لتحطيم الذرات معًا في محاولة لفهم القوانين الأساسية للفيزياء.
تحدث الطائرات النفاثة المماثلة التي تعمل بالطاقة في الدرع المغناطيسي للأرض ، وتنتج تأثيرات يمكن أن تعطل المركبات الفضائية المدارية وتسبب عواصف مغناطيسية شديدة على كوكبنا ، مما يعطل أحيانًا محطات الطاقة.
تعتبر الطائرات بين الكواكب المكتشفة حديثًا أكبر بكثير من تلك التي تحدث داخل الدرع المغناطيسي للأرض. الملاحظة الجديدة هي أول قياس مباشر يشير إلى أن إعادة الاتصال المغناطيسي يمكن أن تحدث على مقاييس هائلة.
يُعد فهم إعادة الاتصال المغناطيسي أمرًا أساسيًا لفهم الظواهر المتفجرة في جميع أنحاء الكون ، مثل التوهجات الشمسية (الانفجارات التي تقدر بمليار ميغا طن في الغلاف الجوي للشمس) ، انفجارات أشعة غاما (رشقات أشعة شديدة من النجوم الغريبة) ، والانصهار النووي المختبري. تمامًا كما يمكن أن ينفصل الشريط المطاطي فجأة عند الالتواء بعيدًا ، فإن إعادة الاتصال المغناطيسي هي عملية طبيعية يتم من خلالها إطلاق الطاقة في المجال المغناطيسي المجهد فجأة عندما تتغير الشكل ، وتسريع الجسيمات (الأيونات والإلكترونات).
يقول الدكتور تاي فان ، المؤلف الرئيسي للنتائج ، من جامعة كاليفورنيا: "فقط من خلال القياسات المنسقة بواسطة المركبات الفضائية التي تربط Sun-Earth مثل ACE و Wind و Cluster يمكننا استكشاف بيئة الفضاء بتفاصيل غير مسبوقة وفي ثلاثة أبعاد". بيركلي. "البيئة الفضائية القريبة من الأرض هي المختبر الطبيعي الوحيد حيث يمكننا إجراء قياسات مباشرة لفيزياء الظواهر المغناطيسية المتفجرة التي تحدث في جميع أنحاء الكون." تظهر مقالة فان كمقالة الغلاف في Nature في 12 يناير.
الرياح الشمسية هي تيار مخفف من الغاز المشحون كهربائياً (المتأين) الذي ينفخ باستمرار من الشمس. نظرًا لأن الرياح الشمسية مشحونة كهربائيًا ، فإنها تحمل الحقول المغناطيسية الشمسية معها. تحمل الرياح الشمسية الناشئة عن أماكن مختلفة في الشمس مجالات مغناطيسية تشير في اتجاهات مختلفة. تتم إعادة التوصيل المغناطيسي للرياح الشمسية عندما يتم الضغط على "صفائح" الحقول المغناطيسية الموجهة عكسًا معًا. عند القيام بذلك ، يتم توصيل الأوراق لتشكيل مقطع عرضي على شكل X يتم إبادةه أو كسره لتشكيل هندسة خط مغناطيسي جديد. ينتج عن إنشاء هندسة مغناطيسية مختلفة نفاثات واسعة من الجسيمات المتدفقة بعيدًا عن موقع إعادة الاتصال.
حتى وقت قريب ، تم الإبلاغ عن إعادة الاتصال المغناطيسي في الغالب في "الغلاف المغناطيسي" للأرض ، وهو الدرع المغناطيسي الطبيعي المحيط بالأرض. وتتكون من خطوط المجال المغناطيسي التي يولدها كوكبنا ، وتدافع عنا عن التدفق المستمر للجسيمات المشحونة التي تشكل الرياح الشمسية من خلال انحرافها. ومع ذلك ، عندما يحدث أن تكون خطوط المجال المغناطيسي بين الكواكب التي تحملها الرياح الشمسية في الاتجاه المعاكس لخطوط المجال المغناطيسي للأرض ، يتم إعادة الاتصال ويمكن أن تتكسر المواد الشمسية من خلال درع الأرض.
اقترحت بعض أحداث إعادة الاتصال السابقة التي تم قياسها في الغلاف المغناطيسي للأرض أن هذه الظاهرة كانت عشوائية وغير مكتملة في طبيعتها ، ولم تمتد لأكثر من بضع عشرات الآلاف من الكيلومترات (الأميال). ومع ذلك ، قال الدكتور جاك جوسلينج من جامعة كولورادو ، وهو مؤلف مشارك في الورقة و: "هذا الاكتشاف يحسم جدلاً طويل الأمد بشأن ما إذا كان إعادة الاتصال غير مكتمل جوهريًا ، أو ما إذا كان يمكن بدلاً من ذلك أن يعمل عبر مناطق شاسعة في الفضاء". رائد في البحث حول إعادة الاتصال في الفضاء.
ظهرت الصورة الأوسع لإعادة الاتصال المغناطيسي عندما ست مركبات فضائية؟ المركبة الفضائية الأربعة التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ومستكشف التركيب المتقدم (ACE) التابع لوكالة ناسا ومسبار الرياح؟ كانوا يحلقون في الريح الشمسية خارج الغلاف المغناطيسي للأرض في 2 فبراير 2002 وحققوا فرصة اكتشاف. خلال فترة زمنية تبلغ حوالي ساعتين ونصف الساعة ، لوحظت جميع المركبات الفضائية في تسلسل تيار ضخم واحد من جسيمات النفث ، بعرض 2.5 مليون كيلومتر على الأقل (حوالي 1.5 مليون ميل أو ما يقرب من 200 قطر للأرض) ، بسبب أكبر حدث إعادة توصيل على الإطلاق تقاس مباشرة.
قال فان: "إذا كانت عملية إعادة الاتصال الملحوظة غير مكتملة ، فمن المحتمل ألا تواجه مركبة فضائية واحدة أو أكثر تدفقًا سريعًا من الجسيمات". "علاوة على ذلك ، كان من الممكن أن تؤدي أحداث إعادة الاتصال العشوائية والمرقعة إلى نفاثات مختلفة للكشف عن المركبات الفضائية الموجهة في اتجاهات مختلفة ، وهذا ليس هو الحال."
بما أن المركبة الفضائية رصدت النفاثة لأكثر من ساعتين ، فيجب أن تكون إعادة الاتصال ثابتة تقريبًا على الأقل على هذا النطاق الزمني. 27 حدثًا آخر لإعادة الاتصال على نطاق واسع؟ مع الطائرات المرتبطة - تم تحديدها من قبل ACE و Wind ، أربعة منها امتدت لأكثر من 50 قطرًا أرضيًا ، أو 650،000 كيلومتر (حوالي 400،000 ميل). بفضل هذه البيانات الإضافية ، يمكن للفريق أن يستنتج أن إعادة الاتصال في الرياح الشمسية يجب اعتباره ظاهرة ممتدة وثابتة.
كان من الممكن أن يكون حدث 2 فبراير 2002 أكبر بكثير ، ولكن تم فصل المركبة الفضائية بما لا يزيد عن 200 من أقطار الأرض ، لذا فإن نطاقها الحقيقي غير معروف. ستساعد بعثتان جديدتان من وكالة ناسا في قياس الحجم الفعلي لهذه الأحداث ودراستها بمزيد من التفصيل. ستتكون مهمة مرصد العلاقات الأرضية الشمسية (STEREO) ، المقرر إطلاقها في مايو أو يونيو من عام 2006 ، من مركبتين فضائيتين تدوران حول الشمس على جانبي الأرض ، ويفصل بينهما ما يصل إلى 186 مليون ميل (حوالي 300 مليون كيلومتر). وتتمثل مهمتهم الأساسية في مراقبة عمليات قذف الكتلة التاجية ، وهي ثورات تبلغ مليار طن من الغاز المشحون كهربائيًا من الشمس ، في ثلاثة أبعاد. ومع ذلك ، ستتمكن المركبة الفضائية أيضًا من اكتشاف أحداث إعادة الاتصال المغناطيسي التي تحدث في الرياح الشمسية باستخدام أدوات تقيس المجالات المغناطيسية والجسيمات المشحونة. ستستخدم مهمة قياس الغلاف المغناطيسي المتعدد (MMS) ، المقرر إطلاقها في عام 2013 ، أربع مركبات فضائية متطابقة في مختلف مدارات الأرض لإجراء دراسات تفصيلية عن سبب إعادة الاتصال المغناطيسي في الغلاف المغناطيسي للأرض.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا
