Ανακαλύφθηκαν δύο μεγάλα κενά στην προστατευτική ασπίδα της Γης έναντι των ηλιακών καταιγίδων

Πηγή: Reuters, 16 Δεκεμβρίου 2008

Η προστατευτική μαγνητόσφαιρα, που θωρακίζει τον πλανήτη μας από τα σωματίδια, που φτάνουν μέσω του ηλιακού ανέμου έχει δύο μεγάλες τρύπες που επιτρέπουν να εισέρχονται περισσότερα σωματίδια στη γήινη ατμόσφαιρα, όπως ανακοίνωσαν επιστήμονες της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης.

"Η ανακάλυψη αυτή ανατρέπει μια μακροχρόνια άποψη σχετικά με τον τρόπο που τα περισσότερα από τα ηλιακά σωματίδια διεισδύουν στο μαγνητικό πεδίο της Γης, και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να προβλεφθεί πότε μια ηλιακή καταιγίδα θα είναι σοβαρή. Βάση αυτών των αποτελεσμάτων, αναμένουμε πιο σοβαρές καταιγίδες κατά τη διάρκεια του επερχόμενου ηλιακού κύκλου", λέει ο Βασίλης Αγγελόπουλος από το Πανεπιστήμιο στο Λος Άντζελες, κύριος ερευνητής της NASA για την αποστολή THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms). Η THEMIS χρησιμοποιήθηκε για να ανακαλύψουν το μέγεθος της διαρροής.

Οι πέντε δορυφόροι του σμήνους THEMIS είναι σε τροχιά γύρω από τη Γη για να κατανοήσουμε καλύτερα τον διαστημικό καιρό. Δύο από τα σκάφη βρίσκονται στο ένα έκτο της απόστασης μέχρι το φεγγάρι, ενώ άλλα δύο είναι περίπου στο μέσον μεταξύ της γης και του φεγγαριού. Το πέμπτο είναι εφεδρεία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντικαταστήσει οποιοδήποτε από τα τέσσερα άλλα πάθει κάτι.

Η κατανόηση του σχηματισμού αυτής της θύρας θα επιτρέψει στους επιστήμονες να προβλέπουν καλύτερα τις ηλεκτρικές καταιγίδες που προκαλούν μπλακ άουτ, αλλά και το πολικό σέλας. Η ηλεκτρική δραστηριότητα - και οι αντίστοιχες ηλεκτρικές διαταραχές - αναμένεται να κορυφωθεί το 2012, έτος κατά το οποίο οι ηλιακές κηλίδες, στο πλαίσιο του 11ετούς ηλιακού κύκλου, εκτιμάται ότι θα έχουν το μεγαλύτερο μέγεθός τους.

Το μαγνητικό πεδίο της Γης ενεργεί ως ασπίδα κατά του βομβαρδισμού με συνεχή ροή σωματιδίων από τον ήλιο. Επειδή τα ηλιακά σωματίδια (ηλεκτρόνια και ιόντα) είναι φορτισμένα, 'αισθάνονται' τις μαγνητικές δυνάμεις και τα περισσότερα εκτρέπονται από το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας. Ωστόσο, το μαγνητικό πεδίο της Γης αφήνει να περάσουν σωματίδια που παραβιάζουν αυτή την ασπίδα και ο αριθμός τους εξαρτάται από τον προσανατολισμό του μαγνητικού πεδίου του ήλιου.

Μέχρι τώρα πιστεύαμε πως όταν το μαγνητικό πεδίο του ήλιου είναι ευθυγραμμισμένο με αυτό της Γης, η 'θύρα' είναι κλειστή και εισέρχονται λίγα ηλιακά σωματίδια μέσα στη μαγνητική ασπίδα της Γης. Η δε μαγνητική θύρα θεωρούσαμε πως ανοίγει όταν το ηλιακό μαγνητικό πεδίο έχει κατεύθυνση αντίθετη προς το πεδίο της Γης, οδηγώντας περισσότερα ηλιακά σωματίδια στο εσωτερικό της ασπίδας.

Παραδόξως, οι πρόσφατες παρατηρήσεις από την αποστολή THEMIS απέδειξε το αντίθετο. "Είκοσι φορές περισσότερα ηλιακά σωματίδια διασχίζουν τη Γη λόγω της διαρροής στη μαγνητική ασπίδα, όταν το μαγνητικό πεδίου του Ήλιου είναι ευθυγραμμισμένο με αυτό της Γης σε σύγκριση με την περίπτωση που τα δύο μαγνητικά πεδία είναι αντίθετα", λέει ο Marit Oieroset του Πανεπιστημίου Berkeley, επικεφαλής συγγραφέας ενός από τις δύο ανακοινώσεις σχετικά με αυτή την έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Geophysical Research Letters.

Οι ερευνητές εδώ και καιρό υποψιάζονταν ότι αυτός ο μηχανισμός εισόδου ήταν δυνατόν να υπήρχε, αλλά δεν ήξεραν πόσο σημαντικός ήταν. "Είναι σαν κάποιος να γνώριζε ότι υπήρχε ένα ρήγμα, αλλά δεν ήξερε πόση πλημμύρα θα προκαλούσε", τονίζει ο Oieroset.

Το προηγούμενο διαστημόπλοιο μπορούσε να πάρει δείγμα μόνο ενός μικρού μέρους των ηλιακών σωματιδίων στη μαγνητική ασπίδα της Γης, αλλά τα πέντε διαστημόπλοια του στόλου THEMIS κάλυψαν μια μεγάλη περιοχή του στρώματος των σωματιδίων για να δώσουν οριστικές μετρήσεις.

Ενώ οι ερευνητές της αποστολή THEMIS ανακάλυψαν το μέγεθος της διαρροής, δεν γνώριζαν την περιοχή του. Αυτό αποκαλύφθηκε μετά από μια προσομοίωση σε υπολογιστή για να ανακαλύψουν που αναπτύσσονται συχνά δύο οπές στο μαγνητικό πεδίο της Γης, ένα σε υψηλό γεωγραφικό πλάτος - στο βόρειο ημισφαίριο, και ένα σε υψηλό γεωγραφικό πλάτος αλλά στο νότιο ημισφαίριο. Οι οπές σχηματίζονται προς την ημερήσια πλευρά της Γης, στην πλευρά που η μαγνητική ασπίδα βλέπει τον ήλιο.

Η προσομοίωση έδειξε επίσης πως γίνονται οι διαρροές. Καθώς ρέουν τα ηλιακά σωματίδια από τον ήλιο, μεταφέρουν το ηλιακό μαγνητικό πεδίο προς τον πλανήτη μας. Η ομάδα συνειδητοποίησε ότι το ηλιακό μαγνητικό πεδίο καλύπτει το μαγνητικό πεδίο της Γης καθώς αυτό περνά ανάμεσα. Ακόμη, αν και τα δύο πεδία δείχνουν προς την ίδια κατεύθυνση στα γεωγραφικά πλάτη κοντά στον Ισημερινό, έχουν όμως αντίθετες κατευθύνσεις στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Όταν δε έρχονται αντιμέτωπα τα δύο πεδία με όμοια κατεύθυνση θα συνδεθούν μεταξύ τους, στο πλαίσιο μιας διαδικασίας που ονομάζεται μαγνητική επανασύνδεση. Η διαδικασία αυτή προκαλεί δύο σχίσματα (οπές) στο γήινο μαγνητικό πεδίο και προσαρτά το τμήμα του ηλιακού πεδίου ανάμεσα στις δύο οπές στο πεδίο της Γης, γι αυτό και μεταφέρονται τα ηλιακά σωματίδια σε αυτό το τμήμα της μαγνητόσφαιρας, σύμφωνα με την επιστημονική ομάδα. Δηλαδή έστω κι αν η θύρα είναι κλειστή, ο ήλιος σχίζει το προστατευτικό περίβλημα. Η ρωγμή είναι τεράστια - περίπου τέσσερις φορές μεγαλύτερη από τη Γη και πάνω από επτά φορές τη διάμετρο της Γης.

Τα ηλιακά σωματίδια από μόνα τους δεν προκαλούν άσχημο διαστημικό καιρό, αλλά αυτά γίνονται ενεργά όταν το ηλιακό μαγνητικό πεδίο είναι αντίθετο με αυτό της Γης και γίνεται επανασύνδεση με διαφορετικό τρόπο. Τα ενεργά σωματίδια προκαλούν μαγνητικές καταιγίδες που μπορούν να προκαλέσουν υπερφόρτωση στις ηλεκτρικές γραμμές με περίσσεια ρεύματος, προκαλώντας εκτεταμένες διακοπές ρεύματος. Επίσης, τα σωματίδια μπορεί να προκαλέσουν καταιγίδες ακτινοβολίας που ενέχουν μεγάλους κινδύνους για τα διαστημικά οχήματα σε υψηλές τροχιές και τους αστροναύτες, που ταξιδεύουν προς το φεγγάρι ή άλλους προορισμούς στο Ηλιακό Σύστημα.

"Όσο περισσότερα είναι τα σωματίδια, τόσο πιο σοβαρή είναι η καταιγίδα", υποστηρίζει ο Joachim "Jimmy" Raeder του Πανεπιστημίου του New Hampshire, κι ένας από τους ερευνητές. "Εάν το ηλιακό μαγνητικό πεδίο έχει ευθυγραμμιστεί με αυτό της Γης για λίγο, τώρα γνωρίζουμε πως το πεδίο της Γης φορτίζεται ισχυρά με ηλιακά σωματίδια και προετοιμαζόμαστε για μια ισχυρή καταιγίδα. Η ανακάλυψη αυτή μας δίνει μια βασική προβλεπτική ικανότητα για την σοβαρότητα των ηλιακών καταιγίδων, παρόμοια με την πρόβλεψη των τυφώνων. Στην πραγματικότητα, αναμένουμε ισχυρότερες καταιγίδες στον επικείμενο ηλιακό κύκλο. Το μαγνητικό πεδίο του ήλιου αλλάζει κατεύθυνση σε κάθε κύκλο, και λόγω του νέου προσανατολισμού του επικείμενου κύκλου, αναμένουμε τα νέφη των σωματιδίων που εκτινάσσονται από τον ήλιο να έχουν ένα μαγνητικό πεδίο, που να είναι σε ευθυγράμμιση με αυτό της Γης, και στη συνέχεια θα γίνουν αντίθετα καθώς το νέφος θα περάσει. "