يظهر حزام الإشعاع الداخلي للأرض نقشًا مخططًا بشكل غريب للحمار الوحشي ، وفقًا لأحدث النتائج التي توصل إليها التوأم Van Allen Probes التابع لناسا. ما هو أكثر من ذلك ، يبدو أن سبب تخطيط الشريط هو دوران الأرض نفسها - وهو أمر كان يُعتقد سابقًا أنه مستحيل.
"... من المتواضع حقًا ، كمنظّر ، أن نرى مدى سرعة تغيير البيانات الجديدة لفهمنا للخصائص الفيزيائية."
- ألكسندر أوخرسكي ، مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز
كوكبنا محاط بمنطقتين كبيرتين من الإشعاع على شكل دونات تسمى أحزمة فان ألين ، بعد عالم الفيزياء الفلكية جيمس فان ألين الذي اكتشف وجودها في عام 1958. (توفي فان ألين عن عمر يناهز 91 عام 2006.) حزام فان ألين الداخلي ، تمتد من حوالي 800 إلى 13000 كيلومتر (500 إلى 8000 ميل) فوق الأرض ، وتحتوي على إلكترونات وبروتونات عالية الطاقة وتشكل خطرًا على كل من المركبات الفضائية والبشر ، سواء حدث لقضاء أي قدر كبير من الوقت داخلها.
اقرأ المزيد: تم العثور على حزام إشعاع ثالث مفاجئ حول الأرض
تم إطلاق Van Van Allen Probes على متن صاروخ Atlas V من Cape Canaveral AFS صباح 30 أغسطس 2012 ، وهي في الأصل لمدة عامين للتحقيق في الأحزمة ومعرفة كيف تتصرف و يتطور مع الوقت.
وقد كشفت إحدى الأدوات الموجودة على المسبار المزدوج ، تجربة تكوين الحزم العاصفة للحزام الإشعاعي (RBSPICE) ، عن نمط مخطط ثابت في الجسيمات داخل الحزام الداخلي. في حين كان يُعتقد ذات مرة أن أي هياكل داخل الأحزمة كانت ناتجة عن النشاط الشمسي ، وبفضل RBSPICE ، فقد تم تحديد أن دوران الأرض والمحور المغناطيسي المائل هو السبب.
قال ألكسندر أوخورسكي من جامعة جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية: "بسبب الطاقة العالية غير المسبوقة والدقة الزمنية لتجربتنا الجسيمات النشطة ، RBSPICE ، نحن نفهم الآن أن إلكترونات الحزام الداخلي ، في الواقع ، منظمة دائمًا في أنماط الحمار الوحشي". مختبر (APL) في لوريل ، ماريلاند ، باحث مشارك في RBSPICE والمؤلف الرئيسي للورقة. "علاوة على ذلك ، تحدد نمذجة لدينا بوضوح دوران الأرض كآلية لإنشاء هذه الأنماط. من المتواضع حقًا ، كمنظّر ، أن نرى مدى سرعة تغيير البيانات الجديدة لفهمنا للخصائص الفيزيائية ".
يشبه نموذج تشكيل الأنماط المخططة بسحب الحلوى.
قال Ukhorskiy: "إذا كان يُنظر إلى تجمعات الإلكترون في الحزام الداخلي على أنها سائل لزج ، فإن هذه التذبذبات العالمية تمتد ببطء وتثني هذا السائل ، تمامًا مثل التمدد وطيه في آلة تخزين الحلوى".
قال باري ماوك ، عالِم مشروع في APL ومؤلف مشارك في هذه الورقة: "هذه النتيجة تخبرنا شيئًا جديدًا ومهمًا حول كيفية عمل الكون". تكشف النتائج الجديدة عن آلية فيزيائية جديدة واسعة النطاق يمكن أن تكون مهمة لأحزمة الإشعاع الكوكبي في جميع أنحاء النظام الشمسي. أداة مماثلة لـ RBSPICE في طريقها الآن إلى المشتري في مهمة جونو التابعة لناسا ، وسنتطلع إلى وجود أنماط تشبه خطوط حمار وحشي في أحزمة إشعاع المشتري ".
أحزمة المشتري من Van Allen تشبه أحزمة الأرض باستثناء كثير أكبر المجال المغناطيسي للمشتري أقوى بعشر مرات من الأرض ، والإشعاع في أحزمةه أقوى مليون مرة(مصدر). سيصل جونو إلى المشتري في يوليو 2016 ويقضي حوالي عام في المدار ، للتحقيق في الغلاف الجوي والداخلية والغلاف المغناطيسي.
بفضل مسبار فان ألين. لدى جونو الآن ميزة أخرى للبحث عنها في أحزمة إشعاع المشتري.
"إنه لأمر مدهش كيف تستمر البيئة الفضائية للأرض ، بما في ذلك الأحزمة الإشعاعية ، في مفاجأتنا حتى بعد أن درسناها لأكثر من 50 عامًا. يستمر فهمنا للهياكل المعقدة للأحزمة ، والعمليات وراء سلوكيات الأحزمة ، في النمو ، وكلها تساهم في الهدف النهائي المتمثل في تقديم نماذج دقيقة لطقس الفضاء ".
- لويس لانزروتي ، أستاذ الفيزياء في معهد نيو جيرسي للتكنولوجيا والباحث الرئيسي في RBSPICE
ونشرت نتائج الفريق في عدد 20 مارس من المجلةطبيعة.
The Van Allen Probes هي المهمة الثانية في برنامج Living With a Star التابع لناسا ، ويديره مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في جرينبيلت ، دكتوراه في الطب. يستكشف البرنامج جوانب نظام الشمس والأرض المتصلة التي تؤثر بشكل مباشر على الحياة والمجتمع.
المصدر: البيان الصحفي لـ Van Allen Probes
