Δορυφορικό σμήνος για τη μελέτη του φαντασμαγορικού σέλαος

Πηγή: NewScientist, 17 Ιανουαρίου 2007

Ένας στόλος πέντε δορυφόρων με την ονομασία THEMIS θα προωθηθεί το Φεβρουάριο για να βρει τι προκαλεί τις μαγνητοσφαιρικές υποκαταιγίδες στη Γη που προκαλούν τα σέλη, ενώ μπορούν να εξαπολύσουν ακτινοβολία που μπορεί να βάλει σε κίνδυνο τους δορυφόρους και τους αστροναύτες.

Οι πέντε δορυφόροι του σμήνους THEMIS θα μπουν σε τροχιά γύρω από τη Γη για να βελτιώσουν την κατανόηση του διαστημικού καιρού

Οι μαγνητοσφαιρικές υποκαταιγίδες - που δημιουργούν τα σέλη - είναι περίοδοι γρήγορης αλλαγής στην περιοχή γύρω από τη Γη που εξουσιάζεται από το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη, και ονομάζεται μαγνητόσφαιρα. Αυτές συνδέονται ξαφνικά για να φωτίσουν με ένα ωραίο φως τον ουρανό, τα λεγόμενα σέλη.

Απομονωμένες τέτοιες μαγνητοσφαιρικές υποκαταιγίδες μπορούν να συμβούν κατά τη διάρκεια περιόδων σχετικά μικρής ηλιακής δραστηριότητας, και δεν είναι επικίνδυνες. Αλλά όταν ο ήλιος ξεσπά στέλνοντας νέφη φορτισμένων σωματιδίων προς τη Γη, μπορεί να εμφανιστεί πολύ γρήγορα μια σειρά 10 ή και περισσότερων τέτοιων μαγνητοσφαιρικών υποκαταιγίδων. Αυτό το μπαράζ μπορεί να είναι υπεύθυνο για την καταστροφή των ηλεκτρικών δικτύων καθώς και των δορυφόρων που παρατηρούνται κατά τη διάρκεια μερικών από αυτά τα γεγονότα.

Ρεύματα σωματιδίων από τον Ήλιο προξενούν το Σέλας.

Υπάρχουν δύο ανταγωνιστικές ιδέες για το τι προκαλεί αυτές τις καταιγίδες. Η μία λέει ότι συμβαίνουν όποτε η ηλιακή δραστηριότητα συμπιέζει τις γραμμές των μαγνητικών πεδίων γύρω από τη Γη, αναγκάζοντας έτσι μεγάλα ηλεκτρικά ρεύματα να ρέουν στο ασθενές αέριο των φορτισμένων σωματιδίων στη μαγνητόσφαιρα.

Η άλλη υπόθεση είναι ότι αυτές συμβαίνουν όποτε οι γραμμές των μαγνητικών πεδίων συμπιέζουν και χαλαρώνουν ξαφνικά σε γεγονότα που λέγονται μαγνητικές επανασυνδέσεις, οι οποίες επιταχύνουν τα φορτισμένα σωματίδια προς τη γη.

Αν καταλάβουμε τα γεγονότα που ξεκινούν αυτές τις γεωμαγνητικές υποκαταιγίδες, αυτό θα βοηθήσει τους επιστήμονες να προβλέψουν ποιά ηλιακά ξεσπάσματα είναι επικίνδυνα και ποιά θα αφήσουν τη Γη και τη διαστημική γειτονιά της σχετικά ανεπηρέαστη.

Για να προσδιορίσουμε τα ερεθίσματα τους, η NASA προωθεί έναν στόλο πέντε δορυφόρων που καλούνται THEMIS. Οι δορυφόροι θα προωθηθούν μαζί με ένα μόνο πύραυλο Δέλτα ΙΙ στις 15 Φεβρουαρίου 2007 από το διαστημικό κέντρο Κέννεντυ της NASA. Θα κοστίσουν δε 200 εκατομμύρια δολάρια.

Δύο από τα σκάφη θα μπουν σε τροχιά γύρω από τη Γη στο ένα έκτο της απόστασης μέχρι το φεγγάρι, ενώ άλλα δύο θα μπουν περίπου στο μέσον μεταξύ της γης και του φεγγαριού. Το πέμπτο είναι εφεδρεία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντικαταστήσει οποιοδήποτε πάθει κάτι από τα τέσσερα άλλα.

Το σμήνος THEMIS θα βοηθήσει ώστε να κατανοήσουμε τον διαστημικό καιρό και τα αποτελέσματά του, λέει ο κύριος επιστήμονα της αποστολής, Βασίλης Αγγελόπουλος του πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ.

"Δίχως την κατανόηση πως δουλεύει η διαστημική γεωμαγνητική υποκαταιγίδα, θα είναι πολύ δύσκολο να προβλεφθεί πότε πρόκειται να συμβεί", λέει. "Και είναι ακόμα δυσκολότερο για μας να προβλέψουμε ποια θα είναι τα αποτελέσματα της."

"Για περισσότερα από 30 χρόνια η πηγή αυτών των ιονοσφαιρικών καταιγίδων αναζητείται με μεγάλο ζήλο και αυτή η έρευνα είναι παλιά όσο ο ίδιος ο κλάδος της διαστημικής φυσικής", συμπληρώνει.

Τα σέλη και οι γεωμαγνητικές καταιγίδες

To σέλαος οφείλεται στον ηλιακό άνεμο, δηλαδή, τη ροή των ιόντων που πηγάζουν από τον ήλιο και βομβαρδίζουν συνεχώς τη Γη. Τα ιόντα παγιδεύονται στο μαγνητικό πεδίο της Γης, που λειτουργεί σαν ασπίδα για τον πλανήτη και στη συνέχεια εκτρέπονται προς τους πόλους.

Στην ιονόσφαιρα, στο στρώμα εκείνο που βρίσκεται σε ύψος από 70 έως 2.000 χιλιόμετρων και μας προστατεύει από την ηλιακή ακτινοβολία, τα ιόντα συγκρούονται με άτομα της ατμόσφαιρας. Τα άτομα αυτά απορροφούν έτσι ενέργεια και την εκπέμπουν εκ νέου ως φωτόνια, τα οποία είναι ορατά ως πράσινες ή κοκκινωπές λάμψεις.

Αν και ο μηχανισμός του σέλαος είναι γνωστός, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν την ακριβή διαδοχή των φαινομένων που οδηγούν στις ιονοσφαιρικές καταιγίδες, ξαφνικές καταιγίδες ηλεκτρονίων που αυξάνουν απότομα τη λαμπρότητα του σέλαος. Είναι ακόμα άγνωστο πώς ένα αρχικά ακίνητο, ήρεμο σέλας αρχίζει να χορεύει στον ουρανό με μεγάλη ταχύτητα.

Οι χρονικές μεταβολές του μαγνητικού πεδίου, που ονομάζονται μαγνητικές καταιγίδες και υποκαταιγίδες, συμβαίνουν ως αποτέλεσμα αποθήκευσης ενέργειας από τον ηλιακό άνεμο στη μαγνητόσφαιρα, και ιδιαιτέρως στη μαγνητοουρά, και της εν συνεχεία έκλυσης της στη μαγνητόσφαιρα. Ο Χάλεϊ,το 1716, πρότεινε για πρώτη φορά την πιθανή σχέση μεταξύ μαγνητικών καταιγίδων και πολικού σέλαος.