Rymdväderfenomen observerades i labbet för första gången – Physics World

Rymdväderhändelser som kallas whistler mode chorus emissions har observerats i laboratoriet för första gången. Dessa utsläpp sker naturligt inom områden i rymden som domineras av planetariska magnetfält – magnetosfärer – och de är relaterade till norrskenet som lyser upp vår norra och södra himmel varje vinter. Men deras exakta ursprung är dåligt förstådda, och fram tills nu har studier av dem involverat antingen rymdskeppsobservationer eller numeriska simuleringar. Genom att återskapa de förhållanden som producerar dessa utsläpp hoppas forskare vid Japans nationella institut för fusionsvetenskap och Tokyos universitet bättre förstå dem och hur de påverkar satelliter i omloppsbana såväl som markbaserade kraft- och kommunikationsnätverk.

Chorusemissioner i Whistler-läge är intensiva, koherenta vågor som producerar och transporterar högenergielektroner genom planetariska magnetosfärer. De får sitt namn eftersom deras frekvenser varierar upprepade gånger på ett sätt som påminde tidiga forskare om fågelsångens "gryningskör". Dessa plasmavågor har observerats i Jupiters magnetosfär och i den region som påverkas av jordens magnetfält, men aldrig tidigare under kontrollerade förhållanden i ett laboratorium.

Återskapa plasma av magnetosfärstyp

Den första uppgiften för lagledare Haruhiko Saitoh och Zensho Yoshida var att skapa ett på lämpligt sätt magnetosfär-liknande magnetfält. Den mest grundläggande typen av magnetfält som bildas i planetariska magnetosfärer är ett dipolfält, och vid University of Tokyos Ring Trap 1 (RT-1) anläggning används denna typ av fält vanligtvis för att stabilt begränsa plasma för avancerade fusionsexperiment.

I sitt arbete, som de beskriver i Nature Communications, Saitoh och kollegor genererade detta fält med hjälp av en 110 kg magnetiskt leviterad supraledande spole placerad i RT-1:s vakuumkärl. Genom att fylla vakuumkärlet med vätgas och excitera gasen med mikrovågor skapade de en högkvalitativ väteplasma innehållande elektroner uppvärmda till höga temperaturer. "Att skapa en miljö som liknar magnetosfären i laboratoriet var utmanande," berättar Saitoh Fysikvärlden, "men RT-1 kan uppnå detta tack vare den svävande supraledande spolen i en vakuumkammare."

Körutsläpp kan vara ett universellt fenomen

Forskarna använde magnetiska sonder för att studera hur plasman – inklusive den heta elektronkomponenten – fluktuerar. De fann att plasman spontant producerade whistlervågskörutsläpp när den innehöll en betydande andel högtemperaturelektroner. Dessa elektroner är ansvariga för plasmans tryck, och teamet observerade att ett ökat antal driver genereringen av körutsläpp.

Enligt forskarna tyder detta resultat på att köremissioner är ett universellt fenomen i plasma som innehåller högtemperaturelektroner inom ett enkelt dipolmagnetfält. Plasma av denna typ är vanliga i georymden, som teamet definierar som "rymden runt jorden som är särskilt nära kopplad till mänskliga aktiviteter". När sådana aktiviteter intensifieras, noterar de, blir studiet av magnetosfäriska störningar som kan orsaka norrsken, såväl som ström- och kommunikationsfel, viktigare. "Körutsläpp är viktiga för att förstå och potentiellt mildra dessa effekter", säger de.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/space-weather-phenomenon-observed-in-the-lab-for-the-first-time/