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| Observações recentes de gêmeos de Van Allen Sondas da NASA mostram que partículas nos cinturões de radiação ao redor da Terra são acelerados por um pontapé local de energia, ajudando a explicar como estas partículas atingem velocidades de 99 por cento da velocidade da luz. |
Cientistas
descobriram um enorme acelerador de partículas no coração de uma das
regiões mais ásperas do espaço próximo à Terra, uma região de super-energético, as partículas carregadas em torno do globo chamado os
cinturões de radiação de Van Allen. Os
cientistas sabiam que algo no espaço acelerado partículas nos cinturões
de radiação de mais de 99 por cento da velocidade da luz, mas eles não
sabiam o que havia alguma coisa. Novos resultados de Van Allen Sondas da NASA mostram agora que a energia de aceleração vem de dentro dos próprios cintos. As
partículas no interior dos cintos são acelerados por chutes locais de
energia, esbofeteando as partículas a velocidades cada vez mais rápidas, bem como um impulso perfeitamente cronometrado em um balanço em
movimento.
A descoberta de que as partículas são aceleradas por uma fonte de energia local, é semelhante à descoberta de que furacões crescer a partir de uma fonte de energia local, tal como uma região de água do mar quente. No caso dos cintos de radiação, a fonte é uma região de ondas electromagnéticas intensas, obter energia a partir de outras partículas situadas na mesma região. Conhecer a localização da aceleração vai ajudar os cientistas a melhorar as previsões do clima espacial, porque as mudanças nos cinturões de radiação pode ser arriscado para satélites perto da Terra. Os resultados foram publicados na revista Science em 25 de Julho de 2013.
Para os cientistas a compreender melhor as correias, os Van Allen As sondas foram projetados para voar em linha reta por esta área intenso do espaço. Quando a missão lançada em agosto de 2012, que tinha objetivos de nível superior para entender como partículas nos cintos são acelerados a altas energias ultra, e como as partículas podem, por vezes, escapar. Ao determinar que esta aceleração super vem desses chutes locais de energia, ao contrário de um processo mais global, os cientistas foram capazes de responder definitivamente uma daquelas perguntas importantes para a primeira vez.
"Este é um dos mais esperados e emocionantes resultados das sondas de Van Allen", disse David Sibeck, Van Allen Sondas projeto cientista do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Md. "Ele vai para o coração de por que lançou o missão".
Os cinturões de radiação foram descobertos após o lançamento dos primeiros satélites americanos bem-sucedidos enviados para o espaço, Explorers I e III. Foi rapidamente percebeu que os cintos foram alguns dos ambientes mais perigosos de uma nave espacial pode experimentar. A maioria das órbitas dos satélites são escolhidos para pato abaixo dos cinturões de radiação ou círculo fora deles, e alguns satélites, como a nave espacial GPS, deve operar entre os dois cintos. Quando os cintos inchar devido ao tempo espaço de entrada, que pode abranger estas naves, expondo-os a radiação perigosa. De fato, um número significativo de falhas permanentes na espaçonave ter sido causado por radiação. Com aviso suficiente, nós podemos proteger a tecnologia das piores conseqüências, mas tal advertência só pode ser alcançado se nós realmente entender a dinâmica do que está acontecendo dentro destas correias misteriosas.
"Até a década de 1990 , pensamos que os cinturões de Van Allen foram muito bem-comportado e mudado lentamente", disse Geoff Reeves, o primeiro autor do artigo e um cientista cinturão de radiação em Los Alamos National Laboratory, em Los Alamos, NM "Com mais e mais medidas, no entanto, percebemos o quão rápido e imprevisível dos cinturões de radiação alterado. Eles são, basicamente, nunca em equilíbrio, mas em um estado constante de mudança."
Na verdade, os cientistas perceberam que os cintos nem sequer mudar de forma consistente em resposta ao que parecem ser estímulos semelhantes. Algumas tempestades solares fez com que os cintos de intensificar, outros fez com que os cintos de ser esgotado, e alguns pareciam ter quase nenhum efeito. Tais efeitos díspares de eventos aparentemente semelhantes sugerem que esta região é muito mais misterioso do que se pensava anteriormente. Para entender - e, eventualmente, prever - que tempestades solares se intensificarão os cinturões de radiação, os cientistas querem saber onde a energia que acelera as partículas vem.
As gêmeas de Van Allen As sondas foram concebidos para distinguir entre duas grandes possibilidades sobre o que processa acelerar as partículas a velocidades tão incríveis: aceleração radial ou aceleração local. Em aceleração radial, as partículas são transportadas perpendicular aos campos magnéticos que circundam a Terra, a partir de áreas de baixa força magnética longe da terra para áreas de alta resistência magnética mais próxima da Terra. As leis da física ditam que as velocidades de partículas neste cenário vai acelerar quando a intensidade do campo magnético aumenta. Assim, a velocidade aumentaria como as partículas se movem em direção à Terra, da mesma forma uma pedra rolando ladeira abaixo reúne acelerar simplesmente devido à gravidade. A teoria aceleração local postula que as partículas ganham energia de uma fonte de energia local mais semelhante à forma como a água quente do oceano gera um furacão acima dela.
A descoberta de que as partículas são aceleradas por uma fonte de energia local, é semelhante à descoberta de que furacões crescer a partir de uma fonte de energia local, tal como uma região de água do mar quente. No caso dos cintos de radiação, a fonte é uma região de ondas electromagnéticas intensas, obter energia a partir de outras partículas situadas na mesma região. Conhecer a localização da aceleração vai ajudar os cientistas a melhorar as previsões do clima espacial, porque as mudanças nos cinturões de radiação pode ser arriscado para satélites perto da Terra. Os resultados foram publicados na revista Science em 25 de Julho de 2013.
Para os cientistas a compreender melhor as correias, os Van Allen As sondas foram projetados para voar em linha reta por esta área intenso do espaço. Quando a missão lançada em agosto de 2012, que tinha objetivos de nível superior para entender como partículas nos cintos são acelerados a altas energias ultra, e como as partículas podem, por vezes, escapar. Ao determinar que esta aceleração super vem desses chutes locais de energia, ao contrário de um processo mais global, os cientistas foram capazes de responder definitivamente uma daquelas perguntas importantes para a primeira vez.
"Este é um dos mais esperados e emocionantes resultados das sondas de Van Allen", disse David Sibeck, Van Allen Sondas projeto cientista do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Md. "Ele vai para o coração de por que lançou o missão".
Os cinturões de radiação foram descobertos após o lançamento dos primeiros satélites americanos bem-sucedidos enviados para o espaço, Explorers I e III. Foi rapidamente percebeu que os cintos foram alguns dos ambientes mais perigosos de uma nave espacial pode experimentar. A maioria das órbitas dos satélites são escolhidos para pato abaixo dos cinturões de radiação ou círculo fora deles, e alguns satélites, como a nave espacial GPS, deve operar entre os dois cintos. Quando os cintos inchar devido ao tempo espaço de entrada, que pode abranger estas naves, expondo-os a radiação perigosa. De fato, um número significativo de falhas permanentes na espaçonave ter sido causado por radiação. Com aviso suficiente, nós podemos proteger a tecnologia das piores conseqüências, mas tal advertência só pode ser alcançado se nós realmente entender a dinâmica do que está acontecendo dentro destas correias misteriosas.
"Até a década de 1990 , pensamos que os cinturões de Van Allen foram muito bem-comportado e mudado lentamente", disse Geoff Reeves, o primeiro autor do artigo e um cientista cinturão de radiação em Los Alamos National Laboratory, em Los Alamos, NM "Com mais e mais medidas, no entanto, percebemos o quão rápido e imprevisível dos cinturões de radiação alterado. Eles são, basicamente, nunca em equilíbrio, mas em um estado constante de mudança."
Na verdade, os cientistas perceberam que os cintos nem sequer mudar de forma consistente em resposta ao que parecem ser estímulos semelhantes. Algumas tempestades solares fez com que os cintos de intensificar, outros fez com que os cintos de ser esgotado, e alguns pareciam ter quase nenhum efeito. Tais efeitos díspares de eventos aparentemente semelhantes sugerem que esta região é muito mais misterioso do que se pensava anteriormente. Para entender - e, eventualmente, prever - que tempestades solares se intensificarão os cinturões de radiação, os cientistas querem saber onde a energia que acelera as partículas vem.
As gêmeas de Van Allen As sondas foram concebidos para distinguir entre duas grandes possibilidades sobre o que processa acelerar as partículas a velocidades tão incríveis: aceleração radial ou aceleração local. Em aceleração radial, as partículas são transportadas perpendicular aos campos magnéticos que circundam a Terra, a partir de áreas de baixa força magnética longe da terra para áreas de alta resistência magnética mais próxima da Terra. As leis da física ditam que as velocidades de partículas neste cenário vai acelerar quando a intensidade do campo magnético aumenta. Assim, a velocidade aumentaria como as partículas se movem em direção à Terra, da mesma forma uma pedra rolando ladeira abaixo reúne acelerar simplesmente devido à gravidade. A teoria aceleração local postula que as partículas ganham energia de uma fonte de energia local mais semelhante à forma como a água quente do oceano gera um furacão acima dela.
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| Duas faixas de partículas em torno da Terra chamados cinturões de radiação são um dos maiores aceleradores naturais no sistema solar, capaz de empurrar as partículas de até 99% da velocidade da luz. Os Van Allen Sondas lançadas em agosto de 2012, descobriram agora os mecanismos por trás dessa aceleração. |
Para ajudar a distinguir entre essas possibilidades, os Van Allen Sondas consistem de duas naves espaciais . Com
dois conjuntos de observações, os cientistas podem medir as partículas
e as fontes de energia em duas regiões do espaço simultaneamente, o que
é fundamental distinguir entre as causas que ocorrem localmente ou vêm
de longe. Além
disso, cada sonda está equipada com sensores para medir a energia da
partícula e determinar a posição e o ângulo de passo - isto é, o ângulo
de movimento em relação a campos magnéticos da terra. Tudo
isso vai mudar de diferentes maneiras, dependendo das forças que agem
sobre eles, ajudando assim os cientistas distinguir entre as teorias.
Equipado com esses dados, Reeves e sua equipe observaram um aumento de energia rápida de elétrons de alta energia no cinturão de radiação em 09 outubro de 2012. Se a aceleração desses elétrons estava ocorrendo devido ao transporte radial, pode-se medir os efeitos primeira partida longe da Terra e que se deslocam para o interior devido à própria forma e força dos campos circundantes. Em tal cenário, as partículas que atravessam os campos magnéticos saltar naturalmente de um para o outro em uma cascata semelhante, ganhando velocidade e energia ao longo do caminho - correlacionando a esse cenário de pedras rolando morro abaixo.
Mas as observações não mostraram uma intensificação que formou mais longe da Terra e moveu-se gradualmente para o interior. Em vez disso, mostrou um aumento na energia, que começou bem no meio dos cinturões de radiação e gradualmente espalhou tanto interior e exterior, o que implica uma fonte de aceleração local.
"Neste caso em particular , toda a aceleração ocorreu em cerca de 12 horas", disse Reeves. "Com as medidas anteriores, de um satélite pode ter só foi capaz de voar através de um evento como esse uma vez, e não ter a chance de testemunhar as mudanças realmente acontecendo. Com os Van Allen Sondas temos dois satélites e assim pode-se observar como as coisas mudam e onde essas mudanças começar."
Os cientistas acreditam que esses novos resultados levará a melhores previsões da complexa cadeia de eventos que intensificam os cinturões de radiação para níveis que podem desativar satélites. Enquanto o trabalho mostra que o local de energia provém de ondas electromagnéticas que circulam através dos cintos, não se sabe exactamente que tais ondas pode ser a causa. Durante o conjunto de observações descritas no papel, os Van Allen Sondas observado um tipo específico de onda chamado ondas coro, ao mesmo tempo que as partículas foram acelerados, mas mais trabalho precisa ser feito para determinar a causa e efeito.
"Este estudo ajuda a diferenciar entre duas soluções amplas", disse Sibeck. "Isso mostra que a aceleração pode acontecer localmente. Agora, os cientistas que estudam as ondas e campos magnéticos vão saltar para fazer o seu trabalho, e descobrir o que proporcionou a onda de pressão."
Felizmente, essa tarefa também será ajudado pelas Van Allen Sondas, que também foram cuidadosamente desenhados para medir e distinguir entre os vários tipos de ondas eletromagnéticas.
"Quando os cientistas concebido a missão ea instrumentação nas sondas , eles olharam para as incógnitas científicas e disse: 'Esta é uma grande oportunidade para desbloquear alguns conhecimentos fundamentais sobre como as partículas são aceleradas'", disse Nicola J. Fox, vice-cientista do projeto no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Md. "com cinco suites idênticas de instrumentos a bordo nave espacial gêmea - cada um com uma ampla gama de partículas e campo e detecção de ondas - temos a melhor plataforma já criada a compreender melhor este crítico região do espaço acima da Terra."
O Laboratório de Física Aplicada construiu e opera as gêmeas de Van Allen Sondas para Ciência Mission Directorate da NASA. Os Van Allen Sondas compreendem a segunda missão da Nasa em Viver Com um programa Star, gerenciado pelo Goddard, para explorar aspectos do sistema Sol-Terra ligado que afetam diretamente a vida e a sociedade.
Equipado com esses dados, Reeves e sua equipe observaram um aumento de energia rápida de elétrons de alta energia no cinturão de radiação em 09 outubro de 2012. Se a aceleração desses elétrons estava ocorrendo devido ao transporte radial, pode-se medir os efeitos primeira partida longe da Terra e que se deslocam para o interior devido à própria forma e força dos campos circundantes. Em tal cenário, as partículas que atravessam os campos magnéticos saltar naturalmente de um para o outro em uma cascata semelhante, ganhando velocidade e energia ao longo do caminho - correlacionando a esse cenário de pedras rolando morro abaixo.
Mas as observações não mostraram uma intensificação que formou mais longe da Terra e moveu-se gradualmente para o interior. Em vez disso, mostrou um aumento na energia, que começou bem no meio dos cinturões de radiação e gradualmente espalhou tanto interior e exterior, o que implica uma fonte de aceleração local.
"Neste caso em particular , toda a aceleração ocorreu em cerca de 12 horas", disse Reeves. "Com as medidas anteriores, de um satélite pode ter só foi capaz de voar através de um evento como esse uma vez, e não ter a chance de testemunhar as mudanças realmente acontecendo. Com os Van Allen Sondas temos dois satélites e assim pode-se observar como as coisas mudam e onde essas mudanças começar."
Os cientistas acreditam que esses novos resultados levará a melhores previsões da complexa cadeia de eventos que intensificam os cinturões de radiação para níveis que podem desativar satélites. Enquanto o trabalho mostra que o local de energia provém de ondas electromagnéticas que circulam através dos cintos, não se sabe exactamente que tais ondas pode ser a causa. Durante o conjunto de observações descritas no papel, os Van Allen Sondas observado um tipo específico de onda chamado ondas coro, ao mesmo tempo que as partículas foram acelerados, mas mais trabalho precisa ser feito para determinar a causa e efeito.
"Este estudo ajuda a diferenciar entre duas soluções amplas", disse Sibeck. "Isso mostra que a aceleração pode acontecer localmente. Agora, os cientistas que estudam as ondas e campos magnéticos vão saltar para fazer o seu trabalho, e descobrir o que proporcionou a onda de pressão."
Felizmente, essa tarefa também será ajudado pelas Van Allen Sondas, que também foram cuidadosamente desenhados para medir e distinguir entre os vários tipos de ondas eletromagnéticas.
"Quando os cientistas concebido a missão ea instrumentação nas sondas , eles olharam para as incógnitas científicas e disse: 'Esta é uma grande oportunidade para desbloquear alguns conhecimentos fundamentais sobre como as partículas são aceleradas'", disse Nicola J. Fox, vice-cientista do projeto no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Md. "com cinco suites idênticas de instrumentos a bordo nave espacial gêmea - cada um com uma ampla gama de partículas e campo e detecção de ondas - temos a melhor plataforma já criada a compreender melhor este crítico região do espaço acima da Terra."
O Laboratório de Física Aplicada construiu e opera as gêmeas de Van Allen Sondas para Ciência Mission Directorate da NASA. Os Van Allen Sondas compreendem a segunda missão da Nasa em Viver Com um programa Star, gerenciado pelo Goddard, para explorar aspectos do sistema Sol-Terra ligado que afetam diretamente a vida e a sociedade.
Fonte: NASA
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