Τετάρτη, 20 Φεβρουαρίου 2013

~ * Έξι χρόνια στο Διάστημα για ΘΕΜΙΣ: Η κατανόηση της μαγνητόσφαιρας Better Than Ever * ~








 H Γη περιβάλλεται από ένα γιγαντιαίο μαγνητικό φούσκα, που ονομάζεται μαγνητόσφαιρα. Πάνω από έξι χρόνια στο χώρο, πέντε διαστημόπλοια από την αποστολή THEMIS έχουν βοηθήσει χάρτη από αυτόν τον τομέα και να βελτιώσει την ικανότητά μας να προβλέψουμε δυναμικά καιρικά φαινόμενα χώρο - γεγονότα που στη χειρότερη περίπτωση μπορεί να επηρεάσει τους δορυφόρους στο διάστημα. Credit: NASA

Στη Γη, οι επιστήμονες μπορούν να παρατηρήσουν τις καιρικές συνθήκες, και το πιο σημαντικό μπορεί να προβλέψει, μέσω της χρήσης δεκάδων χιλιάδων παρατηρητήρια καιρού διάσπαρτα σε όλο τον κόσμο. Πάνω στο χώρο γύρω από τη Γη - ένας χώρος που seethes με το δικό του διαστημικού καιρού από την επιτάχυνση φορτισμένων σωματιδίων και συνεχώς μεταβαλλόμενες μαγνητικά πεδία που μπορούν να επηρεάσουν τους δορυφόρους - υπάρχουν μόνο μια χούφτα από διαστημικό σκάφος για να παρακολουθήσουν για την ηλιακή και μαγνητικών καταιγίδων. Ο αριθμός των παρατηρητηρίων έχει αυξηθεί κατά τη διάρκεια των τελευταίων έξι ετών, όμως. Σήμερα, αυτά τα διαστημόπλοια έχουν ήδη αρχίσει να παρέχουν τις πρώτες μετρήσεις multipoint για την καλύτερη κατανόηση καιρικά φαινόμενα χώρο καθώς κινούνται μέσα στο χώρο, κάτι αδύνατο να παρακολουθείτε με ένα μόνο διαστημόπλοιο.

Βοηθώντας να εδραιωθεί ότι η ομάδα του είναι ένα διαστημικό σκάφος της NASA που ονομάζεται αποστολή THEMIS (Ιστορία Ώρα Εκδηλώσεις και Μακροχωροθέτηση αλληλεπιδράσεις κατά τη διάρκεια της υποκαταιγίδες). ΘΕΜΙΣ που ξεκίνησε στις 17 Φεβρουαρίου 2007, με πέντε σχεδόν ταυτόσημη διαστημόπλοιο το οποίο βρίσκεται μέσα σε ένα πύραυλο Delta II. Απλά ενορχήστρωση πώς να αποβάλει κάθε μία από τις πέντε δορυφόρους χωρίς διατάραξη ο πύραυλος ήταν μια μηχανική tour de force - αλλά αυτό ήταν μόνο το προοίμιο. Την πάροδο του χρόνου, κάθε διαστημικό σκάφος μεταφέρθηκε σε σχηματισμό για να πετάξει γύρω από τη Γη σε μια εξαιρετικά ελλειπτική τροχιά που θα τους ταξιδεύει σε όλα τα τμήματα του διαστημικού καιρού περιβάλλον της Γης, μια γιγαντιαία μαγνητική φυσαλίδα που ονομάζεται μαγνητόσφαιρα. Με πέντε διαφορετικά παρατηρητήρια, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να παρακολουθήσουν διαστημικού καιρού ξεδιπλώνονται με τρόπο που ποτέ πριν δυνατό.

Στο έκτο έτος του στο διάστημα, επιστημονικές εργασίες χρησιμοποιώντας δεδομένα ΘΕΜΙΣ βοήθησε τονίσει μια σειρά από κρίσιμες λεπτομέρειες σχετικά με το τι προκαλεί καιρικά φαινόμενα χώρο σε αυτό το πολύπλοκο σύστημα.

"Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει να καταλάβει τι οδηγεί αλλαγές στη μαγνητόσφαιρα μετά την ανακάλυψη 1958 από τον James Van Allen ότι η Γη περιβάλλεται από δακτυλίους της ακτινοβολίας," λέει ο David Sibeck, επιστήμονας του έργου για ΘΕΜΙΣ στο Goddard Space Flight της NASA Κέντρο Greenbelt, Md "Κατά τη διάρκεια των τελευταίων έξι ετών, σε συνδυασμό με άλλες βασικές αποστολές Cluster όπως και τα πρόσφατα ξεκίνησε Van Allen Probes να μελετήσει τις ζώνες ακτινοβολίας, THEMIS έχει βελτιωθεί δραματικά την κατανόησή μας της μαγνητόσφαιρας."

Από εκείνη την ανακάλυψη το 1958, οι παρατηρήσεις των ζωνών ακτινοβολίας και χώρο κοντά Γη έχουν δείξει ότι σε απάντηση σε διάφορα είδη της δραστηριότητας στον ήλιο, ενεργητικά σωματίδια μπορούν να εμφανιστούν σχεδόν στιγμιαία γύρω από τη Γη, ενώ σε άλλες περιπτώσεις μπορεί να εξαλειφθεί εντελώς. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα πορεία μέσα από την περιοχή πάρα πολύ, κλοτσιές σωματίδια μαζί, ωθώντας τους όλο και πιο γρήγορα, ή απόρριψη τους στην ατμόσφαιρα της Γης. Τα γυμνά κόκαλα του πώς αλληλεπιδρούν τα σωματίδια και κύματα έχουν περιγραφεί, αλλά μόνο με ένα διαστημόπλοιο που ταξιδεύουν μέσα από μια συγκεκριμένη περιοχή σε μια στιγμή, είναι αδύνατο να διακρίνει κανείς τι προκαλεί τις παρατηρούμενες αλλαγές κατά τη διάρκεια κάθε δεδομένη περίπτωση.

"Προσπαθώντας να κατανοήσουμε αυτό το πολύ περίπλοκο σύστημα τα τελευταία 40 χρόνια ήταν αρκετά δύσκολο», λέει ο Βασίλης Αγγελόπουλος, ο κύριος ερευνητής για ΘΕΜΙΣ στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Λος Άντζελες (UCLA). "Αλλά πολύ πρόσφατα μάθαμε πως ακόμα και μικρές μεταβολές στον ηλιακό άνεμο - η οποία μπουφέδες διαστημικό περιβάλλον της Γης με ένα εκατομμύριο μίλια την ώρα -. Μπορεί να προκαλέσει μερικές φορές ακραίες αντιδράσεις, προκαλώντας περισσότερα σωματίδια να φθάσουν ή να χαθεί"








Ιδέα ενός καλλιτέχνη του διαστημικό σκάφος σε τροχιά γύρω από τη Γη ΘΕΜΙΣ. Credit: NASA κοντά Γη, ΘΕΜΙΣ έχει τώρα ταξίδεψε με πάνω από 50 ηλιακές καταιγίδες που προκάλεσαν τα σωματίδια στα εξωτερικά ζώνες ακτινοβολίας είτε να αυξηθεί ή να μειωθεί ο αριθμός τους. Ιστορικά, ήταν δύσκολο για τους επιστήμονες να βρουν ομοιότητες μεταξύ αυτών των περιστατικών και να ανακαλύψετε τι, αν μη τι άλλο προκάλεσε με συνέπεια μια αύξηση ή μια μείωση. Με τόσα πολλά γεγονότα να μελετήσει, όμως, και μια πιο σφαιρική άποψη του συστήματος από διάφορες διαστημόπλοιο συνεργασία - συμπεριλαμβανομένων, στην περίπτωση αυτή, επίγειων παρατηρήσεων και της NOAA GOES (Γεωστατική επιχειρησιακούς δορυφόρους Περιβάλλοντος) και POES (Polar Επιχειρησιακού Περιβάλλοντος Satellites) δεδομένα εκτός από την ΘΕΜΙΣ δεδομένων - μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Ντρου Τέρνερ στο UCLA θα μπορούσε να χαρακτηριστεί καλύτερα τι διεργασίες που προκαλούνται αποτελέσματα.

Ομάδα του Turner παρουσίασε πρόσφατα στοιχεία που συνδέουν συγκεκριμένα είδη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο χώρο - κύματα που διαφοροποιούνται με βάση τέτοια πράγματα όπως τις συχνότητες τους, είτε αυτά αλληλεπιδρούν με τα ιόντα ή ηλεκτρόνια, και αν κινούνται κατά μήκος ή σε όλη την παρασκήνιο μαγνητικά πεδία - σε διαφορετικά αποτελέσματα. Χορός κύματα, που ονομάζεται έτσι επειδή όταν έπαιξε με έναν ενισχυτή που ακούγεται σαν μια χορωδία των πουλιών τραγούδι, με συνέπεια επιταχύνεται σωματίδια, με αποτέλεσμα την αύξηση της πυκνότητας των σωματιδίων. Από την άλλη πλευρά, τα δύο είδη κυμάτων γνωστή ως κύματα σφύριγμα και EMIC (Ηλεκτρομαγνητική Ion Κύκλοτρο) συνέβησαν σε αυτές τις καταιγίδες που έδειξε μείωση των σωματιδίων. Turner, επίσης, παρατηρηθεί ότι, όταν εισερχόμενη δραστηριότητα από τον ήλιο σοβαρά έσπρωξε στα όρια της μαγνητόσφαιρας αυτή, επίσης, οδήγησε σε πτώση σωματιδίων outs, ή ξαφνικές απώλειες σε όλο το σύστημα. Οι πληροφορίες αυτές είναι χρήσιμες για εκείνους που προσπαθούν να προβλέψουν τις αλλαγές στις ζώνες ακτινοβολίας, η οποία αν πρηστεί πάρα πολύ μπορεί να καλύψει πολλές από διαστημικό σκάφος μας.

Μια άλλη ομάδα έχει ένα χαρτί σε έντυπη μορφή το 2013 με βάση στοιχεία του 2008 από το διαστημικό σκάφος πέντε THEMIS, σε συνδυασμό με τρεις από GOES (Γεωστατική Επιχειρησιακού Περιβάλλοντος δορυφόροι) διαστημόπλοιο της NOAA, και την ESA / NASA της αποστολής Cluster. Με επικεφαλής τον Michael Hartinger στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν στο Ann Arbor, αυτή η ομάδα σε σχέση παρατηρήσεις στο σοκ πλώρη, όπου οι υπερηχητικές ηλιακό άνεμο φρένα να ρέει γύρω από τη μαγνητόσφαιρα με ό, τι συμβαίνει μέσα στην μαγνητόσφαιρα. Βρήκαν ότι η αστάθεια οδηγεί σε διαταραχές της σωματίδια του ηλιακού ανέμου ροής προς την πλώρη σοκ και ότι αυτές οι διαταραχές μπορούν να συσχετιστούν με έναν άλλο τύπο μαγνητισμένο κύμα - ULF (εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας) κύματα - μέσα στην μαγνητόσφαιρα. ULF κύματα, με τη σειρά του, πιστεύεται ότι είναι σημαντικό για αλλαγές στις ζώνες ακτινοβολίας.

«Το ενδιαφέρον πράγμα σχετικά με αυτό το χαρτί είναι ότι δείχνει πώς η μαγνητόσφαιρα παίρνει πραγματικά αρκετά ένα κομμάτι της ενέργειας από τον ηλιακό άνεμο, ακόμη και με φαινομενικά αθώα περιστροφές στο μαγνητικό πεδίο", λέει ο Αγγελόπουλος. «Ο κόσμος δεν είχε συνειδητοποιήσει ότι θα μπορούσατε να πάρετε τα κύματα από αυτούς τους τύπους των γεγονότων, αλλά υπήρχε ένα-προς-ένα αντιστοιχία. ΘΕΜΙΣ Ένα διαστημικό σκάφος είδε μια αστάθεια στη σοκ πλώρη και ένα άλλο διαστημικό σκάφος ΘΕΜΙΣ είδε τότε τα κύματα πιο κοντά στη Γη. "

Δεδομένου ότι όλα τα διάφορα κύματα στη μαγνητόσφαιρα είναι αυτό που μπορεί να μεταδώσει την ενέργεια των σωματιδίων γύρω από τη Γη, γνωρίζοντας ακριβώς τι προκαλεί κάθε είδους κύμα είναι ένα ακόμη σημαντικό κομμάτι του παζλ διαστημικού καιρού.

Μια τρίτη ενδιαφέρουσα χαρτί της επιστήμης από το έκτο έτος ΘΕΜΙΣ επικεντρώθηκε στις δυνατότητες που προέρχονται ακόμη περισσότερο προς τα πάνω στον ηλιακό άνεμο. Με επικεφαλής τον Galina Korotova στο IZMIRAN σε Troitsk, τη Ρωσία, το έργο αυτό κάνει χρήση της ΘΕΜΙΣ και GOES δεδομένα να τηρήσει την μαγνητόσφαιρα όριο, η μαγνητόπαυση. Οι ερευνητές ασχοληθεί με το πώς φαινομενικά μικρές διαταραχές στον ηλιακό άνεμο μπορεί να έχει μεγάλες συνέπειες κοντά στη Γη. Wave-σωματιδίων αλληλεπιδράσεις στον ηλιακό άνεμο στην ταραγμένη περιοχή πριν από την πράξη σοκ τόξο ως βαλβίδα πύλη, αλλάζοντας ριζικά τον προσανατολισμό σοκ τόξο και δύναμη, ακριβώς μπροστά από τη Γη, μια περιοχή που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το μαγνητικό προσανατολισμό πεδίου. Οι ακραίες διακυμάνσεις σοκ τόξο προκαλούν κυματισμούς σε όλο το μαγνητόπαυση, η οποία, ξεκινήσει διαταραχές πίεσης που μπορεί με τη σειρά του ενεργοποιεί σωματίδια στις ζώνες ακτινοβολίας Van Allen.

Όλη αυτή η πρόσφατη εργασία βοηθά φωτίσει τις κονιδιασμένος λιθίαση λεπτομέρειες για το πώς φαινομενικά μικρές αλλαγές σε ένα σύστημα μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλες διακυμάνσεις στο εγγύς διαστημικό περιβάλλον της Γης, όπου τόσες πολλές σημαντικές τεχνολογίες - συμπεριλαμβανομένης της επιστήμης, τον καιρό, GPS και επικοινωνιών δορυφόρους όλα κατοικούν.

Μεγάλο μέρος του έργου αυτού βασίστηκε σε δεδομένα από τη στιγμή που και τα πέντε διαστημόπλοια σε τροχιά γύρω από τη Γη ήταν. Αρχίζοντας το φθινόπωρο του 2010, ωστόσο, δύο από το διαστημικό σκάφος ΘΕΜΙΣ κινήθηκαν κατά τη διάρκεια των εννέα μηνών να παρατηρήσουν το περιβάλλον γύρω από το φεγγάρι. Αυτοί οι δύο δορυφόροι μετονομάστηκαν ΑΡΤΕΜΙΣ (Επιτάχυνση, Επανασύνδεση, αναταράξεις και Ηλεκτροδυναμική της Αλληλεπίδρασης της Σελήνης με τον Ήλιο). Στη νέα θέση τους, τα δύο διαστημικά σκάφη ΑΡΤΕΜΙΣ δαπανούν το 80% του χρόνου τους απ 'ευθείας παρατήρηση του ηλιακού ανέμου, προσφέροντας ένα πλεονεκτικό σημείο σε αυτήν την περιοχή έξω από μαγνητόσφαιρα μας ότι είναι πολύ κοντά στο σπίτι.

Το διαστημικό σκάφος ΘΕΜΙΣ συνεχίσει να εργάζεται σε αρχικά επίπεδα λειτουργίας τους και όλα τα όργανα λειτουργούν πολύ αποτελεσματικά. Με την τρέχουσα θέση τους και την ικανότητα να λειτουργούν σε συνδυασμό με άλλα κοντινά διαστημόπλοιο, οι επιστήμονες προσβλέπουν στην ροή των δεδομένων ακόμα να έρθει.

"Αυτό που έχουμε με ΘΕΜΙΣ και ARTEMIS και τις Van Allen Probes, είναι ένα ολόκληρο αστερισμό αναπτύσσουμε σε κοντά στη Γη το διάστημα," λέει ο Turner. "Είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη της ικανότητας πρόβλεψης και να πάρει μια καλύτερη αίσθηση του συστήματος στο σύνολό του."

ΘΕΜΙΣ είναι η πέμπτη μεσαίας τάξης αποστολή υπό Explorer Πρόγραμμα της NASA, το οποίο έχει σχεδιαστεί για να παρέχει συχνές ευκαιρίες πτήση για παγκόσμιας κλάσης επιστημονικές έρευνες από το διάστημα εντός του Heliophysics και Αστροφυσικής τομείς της επιστήμης. Το Γραφείο Πρόγραμμα Explorers στο Goddard της NASA διαχειρίζεται αυτό που χρηματοδοτούνται από την αποστολή. Το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley της Space Sciences Laboratory και Swales Aerospace σε Beltsville, Md, που χτίστηκε το ανιχνευτές ΘΕΜΙΣ.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις συνδεδεμένες αποστολές, επισκεφθείτε την ιστοσελίδα:
> Ιστοσελίδα ΘΕΜΙΣ
> Ιστοσελίδα ΑΡΤΕΜΙΣ
> Van Allen ιστοσελίδα Probes


Karen C. Fox
Goddard της NASA Space Flight Center, Greenbelt, Μέριλαντ.




http://www.nasa.gov/mission_pages/themis/news/six-years.html

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου