Διαστημικό καιρικό φαινόμενο παρατηρήθηκε στο εργαστήριο για πρώτη φορά – Physics World

Διαστημικά καιρικά φαινόμενα γνωστά ως εκπομπές χορωδίας τύπου whistler έχουν παρατηρηθεί στο εργαστήριο για πρώτη φορά. Αυτές οι εκπομπές συμβαίνουν φυσικά σε περιοχές του διαστήματος που κυριαρχούνται από πλανητικά μαγνητικά πεδία - μαγνητόσφαιρες - και σχετίζονται με τα σέλας που φωτίζουν τον βόρειο και τον νότιο ουρανό μας κάθε χειμώνα. Ωστόσο, η ακριβής προέλευσή τους είναι ελάχιστα κατανοητή και μέχρι τώρα, η μελέτη τους περιελάμβανε είτε παρατηρήσεις διαστημικών σκαφών είτε αριθμητικές προσομοιώσεις. Αναδημιουργώντας τις συνθήκες που παράγουν αυτές τις εκπομπές, οι ερευνητές του Εθνικού Ινστιτούτου Επιστήμης Σύντηξης της Ιαπωνίας και του Πανεπιστημίου του Τόκιο ελπίζουν να τις κατανοήσουν καλύτερα και πώς επηρεάζουν τους δορυφόρους σε τροχιά, καθώς και τα επίγεια δίκτυα ενέργειας και επικοινωνιών.

Οι εκπομπές χορωδίας τύπου Whistler είναι έντονα, συνεκτικά κύματα που παράγουν και μεταφέρουν ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας μέσω πλανητικών μαγνητόσφαιρων. Πήραν το όνομά τους επειδή οι συχνότητές τους ποικίλλουν επανειλημμένα με τρόπο που θύμισε στους πρώτους ερευνητές τη «χορωδία της αυγής» του τραγουδιού των πουλιών. Αυτά τα κύματα πλάσματος έχουν παρατηρηθεί στη μαγνητόσφαιρα του Δία και στην περιοχή που επηρεάζεται από το μαγνητικό πεδίο της Γης, αλλά ποτέ πριν υπό ελεγχόμενες συνθήκες σε εργαστήριο.

Αναδημιουργώντας πλάσματα τύπου μαγνητόσφαιρας

Το πρώτο καθήκον για τους αρχηγούς της ομάδας Haruhiko Saitoh και Ζένσο Γιοσίντα ήταν να δημιουργηθεί ένα κατάλληλο μαγνητικό πεδίο που μιμείται τη μαγνητόσφαιρα. Ο πιο θεμελιώδης τύπος μαγνητικού πεδίου που σχηματίζεται στις πλανητικές μαγνητόσφαιρες είναι ένα διπολικό πεδίο και στις εγκαταστάσεις Ring Trap 1 (RT-1) του Πανεπιστημίου του Τόκιο, αυτός ο τύπος πεδίου χρησιμοποιείται συνήθως για τον σταθερό περιορισμό πλάσματος για προηγμένα πειράματα σύντηξης.

Στο έργο τους, το οποίο περιγράφουν Nature Communications, ο Saitoh και οι συνεργάτες του δημιούργησαν αυτό το πεδίο χρησιμοποιώντας ένα μαγνητικά αιωρούμενο υπεραγώγιμο πηνίο 110 κιλών που βρίσκεται μέσα στο δοχείο κενού του RT-1. Γεμίζοντας το δοχείο κενού με αέριο υδρογόνο και διεγείροντας το αέριο με μικροκύματα, δημιούργησαν ένα υψηλής ποιότητας πλάσμα υδρογόνου που περιέχει ηλεκτρόνια θερμαινόμενα σε υψηλές θερμοκρασίες. «Η δημιουργία ενός περιβάλλοντος παρόμοιου με τη μαγνητόσφαιρα στο εργαστήριο ήταν πρόκληση», λέει ο Saitoh Κόσμος Φυσικής, "αλλά το RT-1 είναι σε θέση να το πετύχει αυτό χάρη στο αιωρούμενο υπεραγώγιμο πηνίο σε έναν θάλαμο κενού."

Οι εκπομπές χορωδών θα μπορούσαν να είναι ένα παγκόσμιο φαινόμενο

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μαγνητικούς ανιχνευτές για να μελετήσουν πώς το πλάσμα - συμπεριλαμβανομένου του θερμού ηλεκτρονίου - αυξομειώνεται. Διαπίστωσαν ότι το πλάσμα παρήγαγε αυθόρμητα εκπομπές χορωδών κυμάτων σφυρίχτρας όποτε περιείχε σημαντικό ποσοστό ηλεκτρονίων υψηλής θερμοκρασίας. Αυτά τα ηλεκτρόνια είναι υπεύθυνα για την πίεση του πλάσματος και η ομάδα παρατήρησε ότι η αύξηση του αριθμού τους οδηγεί στη δημιουργία εκπομπών χορωδίας.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτό το αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι οι εκπομπές χορωδών είναι ένα παγκόσμιο φαινόμενο στα πλάσματα που περιέχουν ηλεκτρόνια υψηλής θερμοκρασίας μέσα σε ένα απλό μαγνητικό πεδίο δίπολου. Τα πλάσματα αυτού του τύπου είναι κοινά στο γεωδιάστημα, τον οποίο η ομάδα ορίζει ως «ο χώρος γύρω από τη Γη που είναι ιδιαίτερα στενά συνδεδεμένος με τις ανθρώπινες δραστηριότητες». Καθώς αυτές οι δραστηριότητες εντείνονται, σημειώνουν, η μελέτη των μαγνητοσφαιρικών διαταραχών που μπορούν να προκαλέσουν σέλας, καθώς και αστοχίες ρεύματος και επικοινωνίας, γίνεται πιο σημαντική. «Οι εκπομπές ρεφρέν είναι σημαντικές για την κατανόηση και τον ενδεχόμενο μετριασμό αυτών των επιπτώσεων», λένε.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/space-weather-phenomenon-observed-in-the-lab-for-the-first-time/