İkinci seviyede! Dünyanın etrafındaki elektromanyetik dalga ve plazma etkileşim alanının görselleştirilmesi!
Brocade Garden: Bu makale Earth Science
Araştırmacılar, yüksek enerjili elektronlar ile dünyanın etrafındaki boşlukta gelişen koro dalgaları arasındaki dalga-parçacık etkileşimlerini incelemek için bilimsel uydu Arase'yi kullandılar ve aynı zamanda geçici aurorayı incelemek için yer tabanlı küresel gözlem ağını kullandılar. Çalışma, dalga-parçacık etkileşim bölgesinin asimetrik uzaysal gelişimini ikinci seviyenin altında görselleştirdi. Uzaydaki elektromanyetik çevrenin tehlikeli bir haritasının oluşturulması yoluyla, uzayın güvenli bir şekilde keşfedilmesine katkıda bulunacağı umulmaktadır. Hepimizin bildiği gibi, dünyanın etrafındaki uzayda (jeo-uzay denilen, sabit yörünge yüksekliğinin üzerindeki boşluk), yakalanan yüklü parçacıklardan oluşan Van Allen kayışları vardır. Bu yüklü parçacıklar ticari uydu hizmetlerini etkileyebilir. İnsanlar astronotların maruz kalabileceğinden endişeleniyorlar. Bu yüklü parçacıklar arasında, örneğin, aya insanlı görevlerde. Dünyanın Van Allen kuşağındaki yüksek enerjili elektronların, manyetosferde gelişen elektromanyetik dalgaların yüksek enerjili elektronlarla rezonans etkileşimi sonucu oluştuğu bilinmekte olup, bu fenomen homojen dalga-parçacık etkileşimi olarak adlandırılmaktadır.
Brocade Garden-Science Popülerleştirme: Koro dalgası-parçacık etkileşimi elektronları göreceli enerjiye hızlandırır ve aynı zamanda yüksek enerjili elektronların manyetosferden dünya atmosferine jeomanyetik alan çizgileri boyunca çökelmesine neden olarak özel aurora türlerine neden olur. Ek olarak, yüksek enerjili elektronlar, jeomanyetik alan boyunca dünya atmosferine batar, sadece aurora üretmekle kalmaz, aynı zamanda atmosferin bileşimini de değiştirir. Bu nedenle, manyetosfer ile ses dalgası-parçacık etkileşiminin gerçekleştiği yeri incelemek, manyetosferin elektromanyetik ortamına ve onun dünya atmosferi üzerindeki etkisine dair ipuçları sağlamalıdır. 50 yılı aşkın süredir, bu alan uluslararası toplumun odak noktası olmuştur. Bununla birlikte, tek paketli bir koro dalgasının süresi bir saniyeden az olduğu ve devasa manyetosferi sınırlı sayıda bilimsel uyduyla incelemek neredeyse imkansız olduğundan, manyetosferik uzayın gelişimi, özellikle manyetosferin uzay gelişimi hakkında çok az şey bilinmektedir. . Araştırma ekibi, Van Allen kuşağını ve jeo-uzamsal fırtına dinamiklerini inceleyen bilimsel uydu Arras'ı kullanarak, manyetosferdeki koro dalgası paketlerini aynı anda yakalamakla kalmadı.
- (Şekil 1) Bilimsel uydu Arase ve yer gözlem ağı PWING kullanarak koordineli gözlemin şematik diyagramı. Bilimsel uydu Arase'nin manyetosferdeki detaylı gözlemleri ve yerden jeomanyetik alan çizgileri boyunca auroranın gözlemlenmesi sayesinde, dalga-parçacık etkileşim alanının uzamsal dağılımı incelenebilir ve yakalanabilir. Resim: (c) JAXA
Ayrıca, Arras'tan 30.000 kilometre uzakta bulunan korodaki dalga-parçacık etkileşiminin neden olduğu birkaç yüz milisaniyelik anlık aurorayı yakaladı. Birbirleriyle ilişkili olan aurora ile akustik dalga parçacıkları arasındaki etkileşimi aynı anda yakalamak için, uygun bir yörüngede bilimsel bir uydunun kurulması ve uydu ile eşlenik gözlemi gerçekleştirmek için bir yer gözlem ağı kurulması gerekir. Araştırma ekibi, Arase uydusunda dünyanın önde gelen elektromanyetik dalga ölçüm sistemini geliştirdi ve neredeyse aynı jeomanyetik enlem boyunca tüm dünyayı boylamsal olarak kapsayan PWING'i (manyetosferdeki parçacıkların ve dalgaların dinamik değişikliklerini incelemek için yer ağı gözlemlerini kullanarak) kurdu. Kuzey yarımkürede). Araştırma ekibi, yeni yüksek hassasiyetli kameralar ve diğer enstrümanlar kurmak için çeşitli PWING uluslararası yer üslerine gitti. Bu nedenle Arase uydusu, koro dalgasının ayrıntılarını ve ilgili aurorayı herhangi bir boylamda ve herhangi bir zamanda yakalayabilir (Şekil 1), bu da yüksek zaman çözünürlüğünde (10 milisaniye) eşzamanlı gözlemlere olanak sağlar.
- (Şekil 2) Bilim uydusu Arase tarafından gözlemlenen yüzlerce milisaniye süren bir koro dalgası ile Gakona, Alaska, ABD'de gözlemlenen bir flaş aurora arasındaki bire bir uyuşma. Resim: Kanazawa Üniversitesi
PWING uluslararası üslerinden biri olan Gakona, Alaska'da, jeomanyetik alan çizgisi boyunca Arase uydusuna bağlanan flaş elektrot ışığı gözlendi ve manyetosferdeki koro dalgalarının uzaysal değişikliklerine karşılık gelen yüzlerce milisaniye düzeyinde uzay ve yoğunluk değişiklikleri gösterdi (Şekil 2). Bu gözlem, flaş elektrot ışığının, koro dalgasına eşlik eden dalga-parçacık etkileşim alanının uzamsal bir gelişim göstergesi olabileceğini göstermektedir. Yerde yakalanan auroral yoğunluk ve uzamsal değişiklikler, dalga-parçacık etkileşim alanının ayrıntılarını görselleştirir ve bu, bilimsel uydu noktası gözlemleriyle yakalanamaz. Gözlem sonuçları ilk kez jeomanyetik kuzey-güney arasındaki asimetriyi doğruladı. Gözlemlenen değişiklikler, yalnızca elektromanyetik dalgaların ve elektronların etkili rezonansı yoluyla jeomanyetik alan çizgileri boyunca uzamsal evrimi göstermekle kalmaz (zamanla auroral yoğunluktaki değişiklikler gözlemlenebilir), aynı zamanda jeomanyetik alan çizgileri boyunca uzamsal evrimi de gösterir (auroral şekildeki uzamsal değişiklikler gözlemlenebilir) Uzay evrimi. Gözlem ayrıca, yüksek enerjili elektronların atmosfere yüzlerce milisaniye içinde hızla battığını ve bunun da atmosferin bileşiminde değişikliklere neden olabileceğini gösteriyor.
- (Şekil 3) 1 piksellik yoğunluk değişimi jeomanyetik kuvvet çizgisi boyunca zaman değişimini, morfolojik değişim ise jeomanyetik kuvvet çizgisi boyunca uzaysal değişimi temsil eder. Resim: Kanazawa Üniversitesi
Bu çalışma, jeomanyetik alan çizgileri boyunca önceden bilinmeyen dalga-parçacık etkileşim bölgelerinin uzaysal evrimini bildiriyor. Analiz için bilimsel uyduları ve yer gözlem ağlarını kullanın. Gelecekte, çok sayıda flaş auroranın analizi ile daha genel özellikler ortaya çıkarılabilir. Bununla birlikte, çok büyük veri setlerini geleneksel görsel gözlemlerle analiz etmek zor olabilir, çünkü dalga-parçacık etkileşim bölgesinin uzamsal gelişiminin ayrıntılarını gösteren bu özel auroranın süresinin yalnızca birkaç yüz milisaniye olduğu bulunmuştur. Bununla birlikte, araştırma ekibi bu sorunu çözmek için yapay zeka (AI) kullandı. Yapay zeka teknolojisini kullanarak, güvenli ve güvenli uzay araştırmalarına yardımcı olacak manyetosferik elektromanyetik ortamın tehlikelerini haritalamak mümkün olmalıdır. Hepimizin bildiği gibi, diğer manyetize gezegenlerde koro dalgası-parçacık etkileşimleri meydana gelir. Mio, Merkür'ün manyetik alanını incelemek için 2018'de bilimsel bir görev başlattı. Grup tarafından geliştirilen elektromanyetik dalga ölçüm sistemi ile donatılmıştır.
Brocade Garden-Science Popularization Araştırma / Gönderen: Kanazawa Üniversitesi, Japonya
Referans dergi makaleleri: "Nature Communications"
DOI: 10.1038 / s41467-018-07996-z
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
