Ученые ранее полагали, что повышенная активность солнечного ветра была основной силой, стоящей за любыми структурами в радиационных поясах нашей планеты. Однако было показано, что эти полосы зебры видны даже при низкой активности солнечного ветра, что побудило к новому поиску того, как они образовывались.
Этот квест привел к неожиданному открытию, что полосы вызваны вращением Земли. Результаты опубликованы в журнале Nature от 20 марта 2014 года.
«Именно благодаря беспрецедентной разрешающей способности нашего эксперимента с энергетическими частицами RBSPICE мы теперь понимаем, что электроны внутреннего пояса, на самом деле, всегда организованы в виде зебры», — сказал Александр Угорский, ведущий автор статьи в Johns Hopkins. Лаборатория прикладной физики, или APL, в Лореле, штат Мэриленд ". Кроме того, наше моделирование четко определяет вращение Земли как механизм, создающий эти закономерности. Для теоретика действительно унизительно видеть, насколько быстро новые данные могут изменить наше понимание физических свойств. . "Из-за наклона оси магнитного поля Земли вращение планеты создает колеблющееся слабое электрическое поле, которое пронизывает весь внутренний радиационный пояс.
Чтобы понять, как это поле влияет на электроны, Ухорский предложил представить, что электроны подобны вязкой жидкости. Глобальные колебания медленно растягивают и сворачивают жидкость, так же как ирис растягивается и складывается в кондитерской. Процесс растяжения и складывания приводит к полосатому рисунку, наблюдаемому по всему внутреннему поясу, простирающемуся над атмосферой Земли, примерно на 500 миль над поверхностью планеты и примерно на 8000 миль.Когда материал движется через радиационные пояса Земли, он может складываться, как ириска, создавая зебровые полосы электронов с разной энергией.
Радиационные пояса представляют собой динамические области в форме пончика вокруг нашей планеты, простирающиеся высоко над атмосферой, состоящие из высокоэнергетических частиц, как электронов, так и заряженных частиц, называемых ионами, которые захвачены магнитным полем Земли. Уровни радиации в поясах зависят от солнечной активности, которая заставляет энергию и частицы течь в околоземное пространство.
В периоды активности уровень радиации может резко возрасти, что может создать опасные космические погодные условия, которые наносят вред орбитальным космическим кораблям и создают опасность для людей в космосе. Цель миссии Van Allen Probes — понять, как и почему уровни радиации в поясах меняются со временем.
«Инструмент RBSPICE имеет удивительно высокое разрешение, и поэтому он смог сфокусировать явления, о существовании которых мы раньше даже не подозревали», — сказал Дэвид Сибек, научный сотрудник миссии Van Allen Probes в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте. , Штат Мэриленд «А еще лучше, у нас есть отличная команда ученых, которая может воспользоваться этими беспрецедентными наблюдениями: мы не смогли бы интерпретировать эти данные без анализа сильных теоретиков».