Po raz pierwszy zaobserwowane w laboratorium zjawisko pogody kosmicznej – Świat Fizyki

Po raz pierwszy w laboratorium zaobserwowano zjawiska pogody kosmicznej, znane jako emisje chóru w trybie gwizdka. Emisje te występują naturalnie w obszarach przestrzeni zdominowanych przez planetarne pola magnetyczne – magnetosfery – i są powiązane z zorzami polarnymi, które każdej zimy oświetlają nasze północne i południowe niebo. Jednak ich dokładne pochodzenie jest słabo poznane i do tej pory badanie ich polegało albo na obserwacjach ze statków kosmicznych, albo na symulacjach numerycznych. Odtwarzając warunki, które powodują te emisje, naukowcy z Japońskiego Narodowego Instytutu Nauk o Fuzji i Uniwersytetu Tokijskiego mają nadzieję lepiej je zrozumieć oraz ich wpływ na satelity na orbicie, a także naziemne sieci energetyczne i komunikacyjne.

Emisje chóru w trybie Whistlera to intensywne, spójne fale, które wytwarzają i transportują elektrony o wysokiej energii przez magnetosfery planetarne. Swoją nazwę zawdzięczają powtarzającym się zmianom częstotliwości, co przypominało wczesnym badaczom „chór poranny” śpiewu ptaków. Te fale plazmowe zaobserwowano w magnetosferze Jowisza oraz w regionie dotkniętym ziemskim polem magnetycznym, ale nigdy wcześniej w kontrolowanych warunkach w laboratorium.

Odtwarzanie plazmy typu magnetosfery

Pierwsze zadanie dla liderów zespołów Haruhiko Saitoha i Zensho Yoshida polegało na stworzeniu pola magnetycznego odpowiednio naśladującego magnetosferę. Najbardziej podstawowym rodzajem pola magnetycznego wytwarzającego się w magnetosferach planet jest pole dipolowe, a w ośrodku Ring Trap 1 (RT-1) Uniwersytetu Tokijskiego ten typ pola jest powszechnie stosowany do stabilnego ograniczania plazmy na potrzeby zaawansowanych eksperymentów termojądrowych.

W swojej pracy, którą opisują w Nature CommunicationsSaitoh i współpracownicy wygenerowali to pole za pomocą lewitowanej magnetycznie cewki nadprzewodzącej o masie 110 kg, umieszczonej w naczyniu próżniowym RT-1. Wypełniając naczynie próżniowe gazowym wodorem i wzbudzając go mikrofalami, stworzyli wysokiej jakości plazmę wodorową zawierającą elektrony podgrzane do wysokich temperatur. „Stworzenie w laboratorium środowiska podobnego do magnetosfery było wyzwaniem” – mówi Saitoh Świat Fizyki„ale RT-1 jest w stanie to osiągnąć dzięki lewitującej cewce nadprzewodzącej w komorze próżniowej”.

Emisje chórów mogą być zjawiskiem uniwersalnym

Naukowcy wykorzystali sondy magnetyczne do zbadania wahań plazmy – w tym składnika gorącego elektronu. Odkryli, że plazma spontanicznie wytwarzała emisję chóru fali gwizdka, gdy zawierała znaczną część elektronów o wysokiej temperaturze. Elektrony te są odpowiedzialne za ciśnienie plazmy, a zespół zaobserwował, że zwiększenie ich liczby powoduje generowanie emisji chóru.

Według naukowców wynik ten sugeruje, że emisje chórowe są powszechnym zjawiskiem w plazmach zawierających elektrony o wysokiej temperaturze w prostym dipolowym polu magnetycznym. Plazmy tego typu są powszechne w geoprzestrzeni, którą zespół definiuje jako „przestrzeń wokół Ziemi, która jest szczególnie ściśle powiązana z działalnością człowieka”. Zauważają, że w miarę intensyfikacji takich działań coraz ważniejsze staje się badanie zaburzeń magnetosferycznych, które mogą powodować zorze polarne, a także awarie zasilania i komunikacji. „Emisje chóru są ważne dla zrozumienia i potencjalnego złagodzenia tych skutków” – mówią.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/space-weather-phenomenon-observed-in-the-lab-for-the-first-time/