Najnowsze obserwacje radiowe nareszcie potwierdziły przewidywania teorii, która liczy już sobie 60 lat! Autorka badań, która wymyśliła sposób jak tego dokonać i zbadać ziemskie pole magnetyczne w trzech wymiarach, jest studentką jednego z australijskich uniwersytetów.
Słońce stale emituje naładowane cząstki, które wraz z promieniowaniem kosmicznym spoza naszego Układu docierają do Ziemi. Kiedy cząstki zbliżają się do naszej planety ich tory lotu są zaburzane przez ziemskie pole magnetyczne. Część z nich odbija się, inne zaś są kierowane w stronę biegunów magnetycznych, powodując np. spektakularne zorze polarne. Obszar, w którym ruch cząstek naładowanych i zjawiska są zdominowane przez pole magnetycznym nazywamy magnetosferą. Dzieli się ona na dolną warstwę - jonosferę i górną - plazmosferę. Niestety poza samym podziałem niewiele wiemy na ich temat.
Lepsze poznanie jonosfery jest istotne dla satelitarnych systemów nawigacji oraz dla obserwacji prowadzonych przez radioteleskopy. Cleo Loi, studentka Univeristy of Sydney, w trakcie pracy nad projektem magisterskim wpadła na pomysł, by użyć radioteleskop Murchison Widefield Array (MWA) do zbadania tego regionu.
MWA to jeden z obserwatoriów, które postawiono w ramach przygotowań do budowy przełomowego Square Kilometera Array (SKA). MWA składa się ze 128 anten rozrzuconych na obszarze o szerokości 3 kilometrów w zachodniej Australii. Loi zasugerowała, by podzielić obserwatorium na część wschodnią i zachodnią. Dzięki temu uzyskała stereoskopowe widzenie, którego zasada działania jest analogiczna do pracy ludzkich oczu. Dzięki temu, że patrzymy na dany obiekt lewym i prawym okiem, które są nieco oddalone od siebie, możemy ocenić odległość do obiektu. W klasycznych obserwacjach radiowych odległość pomiędzy zachodnią i wschodnią grupą anten jest zbyt mała dla obiektów znajdujących się na odległościach astronomicznych, ale przy obserwacjach obszarów bliskich Ziemi jest wystarczająca.
Przeprowadzone obserwacje stereoskopowe ukazały serię naprzemiennie ułożonych tub plazmy o małej i dużej gęstości. Tuby łączą jonosferę i plazmosferę układając się wzdłuż pola magnetycznego. Pomiar wysokości określił położenie tub na 600 km od powierzchni Ziemi. Zauważono również, że struktury powoli się przesuwają.
Słońce stale emituje naładowane cząstki, które wraz z promieniowaniem kosmicznym spoza naszego Układu docierają do Ziemi. Kiedy cząstki zbliżają się do naszej planety ich tory lotu są zaburzane przez ziemskie pole magnetyczne. Część z nich odbija się, inne zaś są kierowane w stronę biegunów magnetycznych, powodując np. spektakularne zorze polarne. Obszar, w którym ruch cząstek naładowanych i zjawiska są zdominowane przez pole magnetycznym nazywamy magnetosferą. Dzieli się ona na dolną warstwę - jonosferę i górną - plazmosferę. Niestety poza samym podziałem niewiele wiemy na ich temat.
Lepsze poznanie jonosfery jest istotne dla satelitarnych systemów nawigacji oraz dla obserwacji prowadzonych przez radioteleskopy. Cleo Loi, studentka Univeristy of Sydney, w trakcie pracy nad projektem magisterskim wpadła na pomysł, by użyć radioteleskop Murchison Widefield Array (MWA) do zbadania tego regionu.
MWA to jeden z obserwatoriów, które postawiono w ramach przygotowań do budowy przełomowego Square Kilometera Array (SKA). MWA składa się ze 128 anten rozrzuconych na obszarze o szerokości 3 kilometrów w zachodniej Australii. Loi zasugerowała, by podzielić obserwatorium na część wschodnią i zachodnią. Dzięki temu uzyskała stereoskopowe widzenie, którego zasada działania jest analogiczna do pracy ludzkich oczu. Dzięki temu, że patrzymy na dany obiekt lewym i prawym okiem, które są nieco oddalone od siebie, możemy ocenić odległość do obiektu. W klasycznych obserwacjach radiowych odległość pomiędzy zachodnią i wschodnią grupą anten jest zbyt mała dla obiektów znajdujących się na odległościach astronomicznych, ale przy obserwacjach obszarów bliskich Ziemi jest wystarczająca.
Przeprowadzone obserwacje stereoskopowe ukazały serię naprzemiennie ułożonych tub plazmy o małej i dużej gęstości. Tuby łączą jonosferę i plazmosferę układając się wzdłuż pola magnetycznego. Pomiar wysokości określił położenie tub na 600 km od powierzchni Ziemi. Zauważono również, że struktury powoli się przesuwają.
Wizja artystyczna tub plazmy w ziemskiej magnetosferze. Źródło: CAASTRO/Loi et al.
Badania jonosfery wykonywano również przy użyciu innych anten, np. Very Large Array (VLA), jednak nikt nie zastosował dotychczas metody stereoskopowej. Najnowsze odkrycie pozwala wytłumaczyć m.in. problem rejestracji sygnału na jednej półkuli, który powstawał podczas błyskawic mających miejsce na drugiej półkuli Ziemi. Podejrzewano, że właśnie mogły istnieć takie tuby plazmy, jednak do tej pory nie udało się potwierdzić ich obecności. Loi jest bardzo pozytywnie zaskoczona tym co udało się osiągnąć przy pomocy radioteleskopu MWA i już zastanawia się, co by można było osiągnąć przy pomocy potężnego SKA, kiedy już powstanie. Co prawda SKA nie zakładało prowadzenia badań w tym kierunku, ale być może dzięki niniejszemu odkryciu może się to zmienić.
Czytaj więcej:
Źródło: iflscience.com
Opracowanie: Hubert Siejkowski
(Tekst ukazał się pierwotnie w serwisie edukacyjnym PTA Orion, którego zasoby zostały włączone do portalu Urania)
Na ilustracji: Obserwacje tub plazmy wykonanych przy pomocy teleskopu Murchison Widefield Array. Kolorem oznaczono rozkład tub, zaś czarne linie odpowiadają kierunkowi ziemskiego pola magnetycznego. Źródło: CAASTRO/Loi et al.
