Nghệ sĩ ấn tượng về nhiễu loạn vi mô được nhìn thấy bởi Cluster. Tín dụng hình ảnh: ESA Bấm để phóng to
Nhờ các phép đo của nhiệm vụ Cluster của ESA, một nhóm các nhà khoa học châu Âu đã xác định được các vi mạch trong thế giới từ của trái đất.
Sự nhiễu loạn dòng xoáy quy mô nhỏ như vậy, có sự tồn tại được dự đoán thông qua các mô hình toán học, đã không được quan sát trước đây trong không gian. Các kết quả không chỉ phù hợp với vật lý không gian, mà còn cho các ứng dụng khác như nghiên cứu về phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Vào ngày 9 tháng 3 năm 2002, bốn vệ tinh Cụm, bay theo đội hình tứ diện ở khoảng cách 100 km với nhau, đang băng qua phương bắc từ trường? khi họ thực hiện khám phá của họ. Các cusps từ tính là các khu vực trên các cực từ nơi các đường sức từ bao quanh Trái đất tạo thành một phễu từ.
Các cusps từ tính là hai khu vực quan trọng trong từ quyển của trái đất, nơi gió mặt trời? - một dòng các hạt tích điện liên tục được tạo ra bởi Mặt trời đi qua toàn bộ Hệ Mặt trời - có thể truy cập trực tiếp vào tầng trên của bầu khí quyển Trái đất (tầng điện ly).
Một lượng lớn plasma (một loại khí của các hạt tích điện) và năng lượng được vận chuyển qua những thứ này và những thứ khác? các vùng, để xuyên qua từ quyển - lá chắn bảo vệ tự nhiên của Trái đất. Chỉ có ít hơn một phần trăm năng lượng do gió mặt trời mang theo và đâm vào từ trường của Trái đất thực sự lén lút, nhưng nó vẫn có thể tác động đáng kể đến các hệ thống trên trái đất, như mạng viễn thông và đường dây điện.
Vật liệu năng lượng mặt trời lẻn vào tạo ra nhiễu loạn trong plasma bao quanh Trái đất, tương tự như trong chất lỏng nhưng có các lực phức tạp hơn liên quan. Sự nhiễu loạn như vậy được tạo ra trong các khu vực chuyển tiếp giữa các lớp plasma có mật độ và nhiệt độ khác nhau, nhưng các cơ chế hình thành của nó vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng.
Sự hỗn loạn tồn tại ở các quy mô khác nhau, từ vài nghìn đến vài km trên khắp. Với in situ? Đa điểm? các phép đo, bốn vệ tinh Cluster được báo cáo trong năm 2004 về sự tồn tại của nhiễu loạn quy mô lớn - các xoáy rộng tới 40 000 km, ở sườn của từ trường? (một lớp ranh giới ngăn cách từ quyển với không gian trống). Những khám phá mới của? Micro? nhiễu loạn, với các xoáy chỉ dài 100 km, là lần đầu tiên trong nghiên cứu về plasma xung quanh Trái đất.
Cluster: một công cụ chẩn đoán chưa từng có
Một khám phá như vậy là rất phù hợp. Ví dụ, nó cho phép các nhà khoa học bắt đầu liên kết nhiễu loạn quy mô nhỏ và quy mô lớn, và bắt đầu đặt câu hỏi về cách nó thực sự được hình thành và các kết nối là gì. Ví dụ, các cơ chế cơ bản lái xe và định hình hỗn loạn là gì? Làm thế nào nhiều xoáy đóng góp vào việc vận chuyển khối lượng và năng lượng thông qua các lớp biên? Là những xoáy nhỏ cần thiết để tạo ra những cái lớn? Hoặc, mặt khác, các xoáy lớn làm tiêu tan năng lượng của chúng và tạo ra một thác gồm những cái nhỏ hơn?
Khi cố gắng trả lời những câu hỏi này, Cluster là một công cụ chẩn đoán chưa từng có cho bản đồ ba chiều đầu tiên của môi trường gần Trái đất, ngoại lệ của nó được đưa ra bởi các quan sát đồng thời nhiều tàu vũ trụ. Cụm đang cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về các cách thức và cơ chế hoạt động của mặt trời ảnh hưởng đến Trái đất.
Bên cạnh đó, nghiên cứu của Cluster về sự nhiễu loạn trong plasma của Trái đất, với sự năng động và năng lượng liên quan, đang góp phần thúc đẩy sự tiến bộ của các lý thuyết cơ bản về plasma. Điều này không chỉ quan trọng trong vật lý thiên văn, mà còn liên quan đến sự hiểu biết và xử lý plasma trong các phòng thí nghiệm, do các năng lượng cao có liên quan. Điều này đặc biệt có liên quan cho nghiên cứu về phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Ví dụ, dữ liệu của Cluster đang bổ sung cho nghiên cứu về vật lý plasma trong dự án ITER quốc tế, một bước thử nghiệm liên quan đến một số viện nghiên cứu trên thế giới cho các nhà máy điện sản xuất điện vào ngày mai. Về mặt này, bằng cách thăm dò vào từ quyển, Cluster có quyền truy cập miễn phí vào phòng thí nghiệm tự nhiên mở duy nhất? cho nghiên cứu vật lý plasma.
Nguồn gốc: Cổng thông tin ESA
