Desde a descoberta dos cinturões de radiação de Van Allen , em 1958, os cientistas espaciais acredita esses cintos circundando a Terra consiste de dois anéis em forma de rosquinha de partículas altamente carregadas - um anel interno de elétrons de alta energia e íons positivos energéticos e um anel externo de elétrons de alta energia.
Em fevereiro deste ano, uma equipe de cientistas relatou a descoberta surpreendente de um até então desconhecido terceiro anel de radiação - um estreito que apareceu brevemente entre os anéis interno e externo em setembro de 2012 e persistiu durante um mês.
Na nova pesquisa, UCLA cientistas espaciais foram modelados com sucesso e explica o comportamento sem precedentes do terceiro anel, mostrando que as partículas extremamente energéticas que compõem este anel, conhecidos como elétrons ultra-relativistas, são movidos por muito diferentes física do que tipicamente observado Van Allen partículas cinturão de radiação. A região das correias ocupar - que vão desde cerca de 1.000 a 50.000 quilômetros acima da superfície da Terra - é preenchido com elétrons energéticos assim que se aproximar da velocidade da luz.
"No passado, os cientistas pensavam que todos os elétrons nos cinturões de radiação ao redor da Terra obedecido o mesmo física", disse Yuri Shprits, geofísico pesquisa com o Departamento UCLA de Ciências da Terra e do Espaço. "Estamos descobrindo agora que cinturões de radiação consiste de diferentes populações que são movidos por diferentes processos físicos."
Shprits, que também é professor associado da Rússia Skolkovo Institute of Science and Technology , uma nova universidade co-organizado pelo MIT , liderou o estudo, que é publicado 22 de setembro na revista Nature Physics.
Os cinturões de Van Allen pode representar um grave perigo para satélites e naves espaciais, com os perigos que vão desde pequenas anomalias do completo fracasso de satélites críticos. Uma melhor compreensão da radiação no espaço é fundamental para proteger as pessoas e os equipamentos, disse Shprits.
Elétrons ultra-relativista - que constituíram o terceiro anel e estão presentes em ambos os cintos de exteriores e interiores - são especialmente perigosos e podem penetrar a blindagem dos satélites mais protegidos e mais valiosa no espaço, observou Shprits e Adam Kellerman , uma equipe pesquisador associado no grupo Shprits.
"A sua velocidade é muito perto da velocidade da luz, e a energia do seu movimento é várias vezes maior do que a energia contida na sua massa, quando estão em repouso", disse Keller. "A distinção entre o comportamento dos elétrons ultra-relativistas e os de energias mais baixas foi fundamental para este estudo." Shprits e sua equipe descobriram que, em 01 de setembro de 2012, ondas de plasma produzidos por íons que normalmente não afetam elétrons energéticos "sacou elétrons ultra-relativistas no cinturão externo quase até a borda interna do cinturão externo." Apenas um anel estreito de elétrons ultra-relativistas sobreviveu a esta tempestade. Este remanescente formado o terceiro anel.
Após a tempestade, uma bolha de plasma frio em torno da Terra expandido para proteger as partículas no anel estreito a partir das ondas de iões, permitindo que o anel de persistir. Grupo 'Shprits também descobriram que as pulsações eletromagnéticas muito baixa frequência que foram pensados para ser dominante na aceleração e perder elétrons cinturão de radiação não influenciou os elétrons ultra-relativistas.
Os cinturões de radiação de Van Allen "já não pode ser considerado como uma massa consistente de elétrons. Eles se comportam de acordo com as suas energias e reagir de várias maneiras para os distúrbios no espaço", disse Shprits, que foi homenageado pelo presidente Barack Obama em julho passado com a Presidential Early Career Award para cientistas e engenheiros .
"Partículas ultra-relativistas se mover muito rápido e não pode estar na frequência certa, com ondas quando estão perto do plano equatorial", disse Ksenia Orlova, um estudante de pós-doutorado na UCLA grupo Shprits ", que é financiado pela NASA Jack Eddy Fellowship. "Esta é a principal razão da aceleração e dispersão na atmosfera de elétrons ultra-relativistas por essas ondas é menos eficiente."
"Este estudo mostra que completamente diferentes populações de partículas existem no espaço que a mudança em diferentes escalas de tempo, são movidos por diferentes física e mostrar diferentes estruturas espaciais", disse Shprits.
A equipe realizou simulações com um modelo de cinturões de radiação da Terra para o período do final de agosto de 2012 a início de outubro de 2012. A simulação, conduzida usando a física de elétrons ultra-relativistas e condições do clima espacial monitorados por estações terrestres, acompanhado das observações da NASA, a partir de Van Allen Sondas missão extraordinariamente bem, confirmando a teoria da equipe sobre o novo anel.
"Temos um acordo notável entre o nosso modelo e observações, tanto que abrange uma ampla gama de energias", disse Dmitriy Subbotin, um ex-aluno de pós-graduação de Shprits e atual UCLA pessoal de investigação associados.
"Acredito que, com este estudo, nós descobrimos a ponta do iceberg", disse Shprits. "Nós ainda precisamos entender completamente como esses elétrons são acelerados, onde se originam e como a dinâmica das correias é diferente para diferentes tempestades."
Cinturões de radiação da Terra foram descobertos em 1958 pelo Explorer I, o primeiro satélite dos EUA que viajou ao espaço.
O Galaxy diário via ULCA
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