Это исследование представляет собой наиболее подробный анализ связи между этими волнами и выпадением электронов из радиационных поясов планеты. На пояса влияют колебания «космической погоды», вызванные солнечной активностью, которая может нарушить работу спутников GPS, систем связи, электросетей и пилотируемых космических исследований.
Результаты опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.Космические физики Дартмута являются частью спонсируемой НАСА команды, которая изучает радиационные пояса Ван Аллена, которые представляют собой пояса в форме пончика заряженных частиц, удерживаемых на месте магнитосферой Земли, магнитным полем, окружающим нашу планету.
Стремясь лучше предсказать космическую погоду, исследователи из Дартмута изучают радиационные пояса сверху и снизу, используя дополнительные подходы — через спутники (двойные зонды NASA Van Allen Probes) высоко над Землей и через десятки нагруженных инструментами аэростатов (BARREL или Balloon Array for Radiation Belt Relativistic Electron Loses) на более низких высотах для оценки частиц, которые падают дождем.Зонды Ван Аллена измеряют частицы, электрические и магнитные поля или практически все в среде радиационного пояса, включая электроны, которые спускаются вслед за линиями магнитного поля Земли, сходящимися на полюсах. Вот почему воздушные шары запускаются из Антарктиды, где можно сделать одни из лучших наблюдений.
Когда падающие электроны сталкиваются с атмосферой, они производят рентгеновские лучи, и это то, что на самом деле регистрируют инструменты воздушного шара.«Мы измеряем эти атмосферные потери и пытаемся понять, как частицы выбрасываются в атмосферу», — говорит соавтор Робин Миллан, доцент кафедры физики и астрономии Дартмута и главный исследователь BARREL. «Наше основное внимание было сосредоточено на процессах, происходящих в космосе. Частицы в поясах Ван Аллена никогда не достигают земли, поэтому они не представляют угрозы для здоровья.
Даже рентгеновские лучи поглощаются, поэтому мы чтобы увидеть их, нужно подняться на высоту воздушного шара ".В своем новом исследовании основной целью исследователей BARREL было получение одновременных измерений рассеянных частиц и ионизированного газа, называемого плазмой, в космосе вблизи экватора Земли. Их особенно интересовали одновременные измерения особого вида плазменных волн, называемых электромагнитными ионными циклотронными волнами, и того, ответственны ли эти волны за рассеяние частиц, что было открытым вопросом в течение многих лет.Исследователи получили измерения в Антарктиде в 2013 году, когда воздушные шары и спутники геостационарного оперативного экологического спутника (GOES) и зонда Ван Аллена находились около одной и той же линии магнитного поля.
Они поместили спутниковые данные в свою модель, которая проверяет теорию взаимодействия волны с частицами, и результаты показывают, что рассеяние волн было причиной выпадения частиц. «Это первая настоящая количественная проверка теории», — говорит Миллан.