지구 위에 떠있는 ESA의 클러스터 우주선에 대한 작가의 그림. 이미지 크레디트 : ESA 확대하려면 클릭
ESA의 Cluster 임무는 위성을 손상시키고 우주 비행사에게 심각한 위험을 초래하는 에너지가 높은 전자 인 '킬러 전자'의 새로운 생성 메커니즘을 공개했습니다.
지난 5 년 동안, 다중 우주선 군집 임무에 의한 일련의 발견은 이러한 킬러 전자가 지구의 자기권에서 어떻게, 어디서, 어떤 조건에서 생성되는지에 대한 지식을 크게 향상시켰다.
1950 년대의 초기 위성 측정 결과 지구 주위에 두 개의 영구적 인 에너지 입자 고리가 있음이 밝혀졌습니다.
일반적으로‘Van Allen 방사선 벨트’라고하며 지구 자기장에 갇힌 입자로 채워져 있습니다. 관찰 결과, 내부 벨트는 상당히 안정적인 양성자 집단을 포함하는 반면, 외부 벨트는 주로보다 가변적 인 양의 전자들로 구성된다.
외부 벨트 전자의 일부는 매우 높은 에너지로 가속 될 수 있으며 두꺼운 차폐를 관통하고 민감한 위성 전자 장치를 손상시킬 수있는 것은 '킬러 전자'입니다. 이 강렬한 방사 환경은 우주 비행사에게도 위협이됩니다.
과학자들은 오랫동안 벨트 내부의 하전 입자 수가 왜 그렇게 많은지를 설명하려고 노력해 왔습니다. 2003 년 10 월과 11 월에 두 번의 희소 한 우주 폭풍이 거의 연속적으로 발생했을 때 주요한 돌파구가 마련되었습니다.
폭풍 동안, 반 알렌 방사선 벨트의 일부는 전자를 빼낸 다음 위성에 비교적 안전하다고 생각되는 지역에서 지구에 훨씬 더 가깝게 개혁되었습니다.
방사선 벨트가 개질되었을 때, 그들은 오래 전부터 '가방 확산'이라 불리는 입자 가속 이론에 따라 증가하지 않았다. 방사형 확산 이론은 지구의 자기장 선을 탄성 밴드처럼 취급합니다.
밴드가 뜯어지면 흔들립니다. 입자가 지구 주위로 표류하는 것과 같은 속도로 흔들리면 입자가 자기장을 가로 질러 구동되어 가속 될 수 있습니다. 이 과정은 태양 활동에 의해 주도됩니다.
대신 영국 옥스포드의 영국 남극 조사의 Richard Horne 박사가 이끄는 유럽과 미국 과학자 팀은 매우 낮은 주파수의 파동이 입자 가속을 유발하고 벨트를 강화시킬 수 있음을 보여주기 위해 남극 대륙의 클러스터 및 지상 수신기의 데이터를 사용했습니다.
'코러스'라고하는이 파는 오디오 주파수 범위에서 자연 전자기 방출입니다. 그것들은 일출 시간에 노래하는 새들의 합창처럼 들리는 짧은 기간 (1 초 미만)의 개별 요소로 구성됩니다. 이 파도는 외부 자기권에서 가장 강렬합니다.
‘킬러 전자’의 수는 자기 폭풍의 최고점과 다음 날에 천 배나 증가 할 수 있습니다. 강렬한 태양 활동은 외부 벨트를 지구에 훨씬 더 가깝게 밀어 넣을 수 있으므로 낮은 고도의 위성이 원래보다 훨씬 거친 환경에 노출 될 수 있습니다.
방사형 확산 이론은 일부 지구 물리학 적 조건에서 여전히 유효합니다. 이 발견 전에 일부 과학자들은 코러스 방출이 외부 방사선 벨트의 개혁을 설명하기에 충분히 효율적이지 않다고 생각했다. 클러스터가 밝힌 것은 고도로 교란 된 지구 물리학 적 조건에서는 코러스 방출이 충분하다는 것입니다.
Cluster의 고유 한 멀티 포인트 측정 기능 덕분에 이러한 코러스 소스 영역의 특성 치수가 처음으로 추정되었습니다.
일반적인 치수는 지구 자기장에 수직 인 방향으로 수백 킬로미터, 이와 평행 한 방향으로 수천 킬로미터 인 것으로 밝혀졌습니다.
그러나 지금까지 발견 된 차원은 사례 연구를 기반으로합니다. “교란 된 자기권 조건에서 코러스 소스 영역은 길고 좁은 스파게티 같은 물체를 형성합니다. 문제는 이제 매우 낮은 수직 스케일이 코러스 메커니즘의 일반적인 속성인지 아니면 분석 된 관찰의 특별한 경우인지에 대한 것입니다.”체코 찰스 대학교의 찰리 산 톨릭 (Chardre University)의 Ondrej Santolik은이 결과의 주요 저자입니다.
우주 기반 기술과 통신에 대한 의존도가 높아짐에 따라, 특히 자기 폭풍 기간 동안 킬러 전자가 어떤 조건에서 어떻게 만들어 지는지에 대한 이해가 매우 중요합니다.
원본 출처 : ESA Portal
