admin Naujas būdas pastebėti pažeidimus Žemės magnetiniame skyde
Rentgeno spindulių naudojimas kaip naujas diagnostikos įrankis oro sąlygoms stebėti. Mokslininkai siūlo naują požiūrį į pažeidimus apsauginiame Žemės magnetiniame barjere ir išmatuoti
Žemės magnetosfera apsaugo mus nuo įkrautų dalelių, kurias nuolat skleidžia Saulė, tačiau intensyvios sąlygos gali ją pažeisti per procesą, vadinamą magnetiniu pakartotiniu ryšiu. Dabar Japonijos tyrėjai siūlo naują metodą, naudojant minkštą rentgeno spindulių vaizdą, kad nuotoliniu būdu išmatuotų pakartotinio ryšio greitį-pagrindinį magnetinio iš naujo sujungimo parametrą. Šis tyrimas demonstruoja galingą pavojingų oro sąlygų įvykių prognozavimo įrankį, sudarydamas kelią į saugesnes beveik Žemės erdvės programas ir tyrinėjimus.
Stebėti mūsų žemės magnetinį skydą
Magnetosfera, suformuota pagal Žemės magnetinį lauką, veikia kaip apsauginis skydas, kuris nukreipia saulės vėją – įkrautų dalelių srautas, nuolat srautas iš saulės link mūsų planetos. Šis magnetinis barjeras apsaugo mūsų atmosferą ir technologijas, nuo kurių mes vis labiau priklausome, beveik Žemės erdvėje, pavyzdžiui, ryšių palydovai. Tačiau magnetosfera nėra neprotinga, nes pagrindinis procesas, vadinamas „magnetiniu pakartotiniu ryšiu“, gali laikinai pašalinti šią barjerą intensyvaus saulės vėjo metu ir sukelti smurtinius energijos svyravimus beveik žemės erdvėje. Didėjant žmogaus veiklai šiame regione, kritiška supratimas ir prognozavimas tokio kosminio oro.
Raktas norint suprasti šiuos pažeidimus yra tai, kas vadinama „pakartotinio ryšio greičiu“, kuris kiekybiškai įvertina energijos vartojimo efektyvumą magnetinio iš naujo sujungimo procesuose. Dešimtmečius mokslininkai bandė išmatuoti šį greitį įvairiais metodais, įskaitant erdvėlaivius, skraidančius tiesiai per pakartotinio ryšio zonas ir stebėjant saulės linesus nuotoliniu būdu. Tačiau šie tradiciniai metodai pateikia tik vietinius magnetinio ryšio proceso vaizdus arba juos riboja specifinės, dažnai netvirtos sąlygos. Gauti išsamų ir nuoseklų vaizdą, kuris padidina atotrūkį tarp vietinių ir pasaulinių pakartotinių jungčių rodiklių, išlieka iššūkis.
Atsižvelgiant į tai, tyrimų komanda, kuriai vadovauja docentas Yosuke Matsumoto iš Pažangių akademinių tyrimų instituto Chiba universitete, Japonijoje, išbando novatorišką požiūrį, naudodamas minkšto rentgeno vaizdą, kad būtų galima įvertinti pakartotinio ryšio rodiklius. Tyrimas, kurį sudarė p. Ryota Momose iš Čibos universiteto ir prof. Yoshizumi Miyoshi iš Nagojos universiteto, buvo pateiktas internete 2025 m. Birželio 23 d., O buvo paskelbtas 52 tome, „Žurnalo„ Geophysical Research “laiškų 12 leidimas 2025 m. Birželio 28 d.
Minkšta rentgeno spinduliuotė vyksta per krūvio mainų procesą tarp sunkiųjų jonų saulės vėjyje ir vandenilio neutralių atomų, kilusių iš žemės. Šiame tyrime tyrėjai siūlo panaudoti minkštus rentgeno spindulius, kurie natūraliai skleidžiami, kai saulės vėjo dalelės sąveikauja su magnetosferos ribomis, kad nuotoliniu būdu būtų matuojamas pakartotinio ryšio greitis daug didesniuose regionuose, nei įmanoma anksčiau.
Komanda atliko pažangų kompiuterinį modeliavimą „Fugaku“ superkompiuteryje, sujungdama aukštos skiriamosios gebos visuotinius Žemės magnetosferos magnetohidrodinaminius modeliavimus su minkštos rentgeno spinduliuotės modeliu. Remdamiesi modeliavimu, jie išanalizavo, kaip sujungimu susijusių rentgeno spindulių galima žiūrėti iš palydovo, esančio mėnulio atstumu intensyvių saulės vėjo sąlygomis. Šis taškas apytiksliai atitinka būsimo rentgeno vaizdavimo palydovo, tokio kaip „Geo-X“, kurį planuojama paleisti artimiausiu metu, vaizdas.
Išanalizavę modeliavimo rezultatus, tyrėjai nustatė, kad ryškiausi rentgeno spindulių išmetimai sudaro skirtingus CUSP formos modelius, kurie tiesiogiai atspindi magnetinio lauko struktūrą aplink pakartotinio ryšio zonas. Išmatuodami šių ryškių regionų atidarymo kampą, jie apskaičiavo visuotinio perjungimo greičio, kad vertė būtų 0,13, o tai tiksliai atitinka teorines prognozes ir ankstesnius laboratorinius matavimus. Todėl rezultatai rodo, kad ryškios rentgeno spindulių geometrija koreliuoja su pakartotinio jungimo greičiu, siūlanti naują metodą, skirtą įvertinti šį svarbų parametrą. „Vaizduojami rentgeno spinduliai iš saulės spindulių nukreiptos magnetosferos ribos dabar gali kiekybiškai įvertinti saulės vėjo energijos srautą į magnetosferą, todėl rentgeno spinduliai tampa nauju erdvės orų diagnostikos įrankiu“,-pabrėžia dr. Matsumoto.
Pateikdamas naują būdą išmatuoti ir suprasti magnetinį ryšį, šis tyrimas tiesiogiai prisideda prie erdvės orų prognozavimo gerinimo. Galimybė numatyti, kaip saulės veikla daro įtaką beveik Žemės erdvei, yra gyvybiškai svarbi siekiant apsaugoti astronautus ir užtikrinti ryšių sistemų ir kosminių misijų patikimumą, ypač atsižvelgiant į potencialiai niokojančius įvykius, tokius kaip magnetinės audros.
Pažymėtina, kad šis tyrimas taip pat turi platesnę mokslinę įtaką magnetinio iš naujo sujungimo kitose situacijose, kaip paaiškina dr. Matsumoto, „magnetinis ryšys yra ne tik atsakingas už Žemės magnetinio skydo pažeidimą, bet ir yra pagrindinis procesas, susijęs su dideliais procesais, tokiais kaip„ Plasmos prietaisų “,„ Sun “ir„ Juodosios skylės “. Kosminiai spinduliai “.
Kai žmonija ruošiasi kosmoso tyrinėjimo ir komercinės erdvės veiklos erai, šis naujai siūlomas metodas galėtų paruošti kelią tikslioms oro sąlygų prognozėms, padedančioms užtikrinti mūsų įmonių saugumą ir sėkmę už Žemės atmosferos.
Nuoroda: Doi: 10.1029/2024GL114342
Peržiūrėkite daugiau pasakojimų čia.
