Além da atmosfera protetora da Terra e se estende por todo o caminho através do espaço interplanetário , as partículas eletrificadas dominam a cena. Com efeito, 99% do universo é feita deste gás eletrificado, conhecido como plasma. Dois gigante rosquinhas desta envolvente plasma Terra, aprisionado dentro de uma região conhecida como os cinturões de radiação de Van Allen . Os cintos ficam perto da Terra, imprensado entre satélites em órbita geoestacionária acima e satélites em órbita baixa da Terra (LEO) são em geral inferiores aos cintos.
A missão da NASA novo chamado a radiação Sondas Correia Tempestade (RBSP), devido ao lançar em agosto de 2012, irá melhorar a nossa compreensão do que faz o plasma mover dentro e fora dessas faixas eletrificadas envolvidos em torno de nosso planeta.
"Descobrimos os cinturões de radiação em observações da sonda primeiro, o Explorer 1, em 1958", diz David Sibeck, um cientista espacial da NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, e do cientista da missão para RBSP. "Caracterizar esses cintos cheios de partículas perigosas foi um grande sucesso da era espacial no início, mas essas observações levaram a tantas perguntas como respostas. Estas são questões fascinantes da ciência, mas também questões práticas, desde que nós precisamos proteger os satélites da radiação em os cintos ".
O cinturão de radiação interna permanece em grande parte estável, mas o número de partículas no exterior um pode inchar 100 vezes ou mais, facilmente abrangendo uma horda de satélites de comunicações e instrumentos de pesquisa que orbitam a Terra. Descobrir o que impulsiona essas alterações ocorridas nos cintos, exige compreender o que impulsiona o plasma. Plasmas ferver de movimento complexo. Eles geralmente fluxo ao longo de uma estrutura esquelética feita de invisíveis linhas do campo magnético e, simultaneamente, a criação de campos magnéticos mais como eles se movem. Isolar as regras que regem um ambiente tão estranho - que só pode ser estudada de longe - está no cerne de compreender uma série de eventos que compõem o clima espacial, a partir de explosões gigantes no sol para potencialmente prejudiciais partículas de alta energia no próximo -Terra arredores.
Para distinguir entre uma série de teorias desenvolvidas ao longo dos anos sobre o movimento do plasma nos arredores próximos da Terra, os cientistas projetaram RBSP um conjunto de instrumentos para responder a três perguntas gerais. Onde a energia extra e partículas vêm? Onde é que eles desaparecem, eo que envia-los em seu caminho? Como essas mudanças afetam o resto do ambiente magnético da Terra, a magnetosfera? Além de sua ampla gama de instrumentos, a missão RBSP fará uso de duas espaçonaves, a fim de melhor mapear todas as dimensões espaciais de um determinado evento e como ela muda ao longo do tempo.
Os cientistas querem compreender não só as origens de partículas eletrificadas - possivelmente a partir do vento solar constantemente fluindo fora o sol, possivelmente a partir de uma área de própria atmosfera terrestre externa, a ionosfera - mas também que mecanismos dá as partículas de sua extrema velocidade e energia.
"Sabemos que exemplos onde uma tempestade de partículas que chegam do sol pode causar os dois cinturões para inchar tanto que eles se fundem e aparecem para formar uma única tela", diz Shri Kanekal, cientista RBSP do projeto do deputado no Goddard. "Depois, há outros exemplos em que uma grande tempestade do sol não afetam os cintos em tudo, e até mesmo casos em que os cintos encolheu. Uma vez que os efeitos podem ser tão diferentes, há uma piada dentro da comunidade que" Se você ' vi uma tempestade ... Você já viu uma tempestade. " Precisamos descobrir o que faz com que as diferenças. "
Há duas teorias gerais sobre como as partículas adquirem energia: de transporte radial ou in situ. No transporte radial, partículas se movem perpendicular aos campos magnéticos dentro dos cintos de áreas de baixa força magnética longe da Terra para as áreas de força magnética de alta mais perto da Terra. As leis da física ditam que as energias de partículas correlacionam-se com a força do campo magnético, aumentando à medida que eles se movem na direcção da Terra. A teoria postula situ em que as ondas eletromagnéticas esbofetear as partículas - bem como regulares empurra em um balanço - sucessivamente aumentando a sua velocidade (e energia).
Quanto à forma como as partículas de deixar os cintos, os cientistas concordam novamente em duas possibilidades principais: partículas sobem ou descem. Talvez eles percorrem linhas do campo magnético em direção à Terra, fora das faixas para a ionosfera, onde permanecem parte do sistema magnético da Terra com o potencial para voltar aos cintos em algum ponto. Ou eles são transportados para cima e para fora, em uma viagem só de ida para deixar o sempre magnetosfera e entrar no espaço interplanetário.
"Na realidade, as respostas finais pode muito bem ser uma combinação das possibilidades básicas", diz Sibeck. "Pode haver, e provavelmente são, vários processos em múltiplas escalas em vários locais. Então RBSP irá realizar medições muito amplas e observar inúmeros atributos de ondas e partículas para ver como cada evento influencia os outros."
Para distinguir entre o vasto leque de teorias potenciais, os instrumentos em RBSP será equipado para medir um amplo espectro de informações. RBSP irá medir uma série de diferentes partículas, incluindo o hidrogénio, hélio e oxigénio, bem como campos magnéticos medida e os campos eléctricos ao longo das correias, ambos os quais pode guiar o movimento destas partículas. RBSP também irá medir uma vasta gama de energias a partir dos mais frios partículas na ionosfera para os mais energéticos, partículas mais perigosas.
"Partículas provenientes dos cinturões de radiação pode penetrar na nave espacial e interromper eletrônica, curto-circuitos ou de memória virada em computadores", diz Sibeck. "As partículas também são perigosos para os astronautas que viajam pela região. Precisamos de modelos para ajudar a prever eventos perigosos nos cintos e agora estamos não são muito bons nisso. RBSP vai ajudar a resolver esse problema."
Embora a necessidade mais imediata prático para estudar os cinturões de radiação é entender o sistema climático do espaço próximo da Terra e para proteger os seres humanos e eletrônicos preciosos no espaço de tempestades geomagnéticas , há outra razão os cientistas estão interessados nesta área. É o local mais próximo para estudar o material, plasma, que permeia todo o universo. Entender esse ambiente tão estranho à nossa própria é crucial para entender a composição de todas as estrelas e galáxias no espaço exterior.
O Galaxy diário via NASA Goddard Space Flight Center
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