Kunstnerens indtryk af mikroturbulens set af Cluster. Billedkredit: ESA Klik for større billede
Takket være målinger fra ESAs Cluster-mission har et team af europæiske videnskabsfolk identificeret "mikro" -vorte i Jordens magnetosfære.
Sådan hvirvel-turbulens i små skalaer, hvis eksistens blev forudsagt gennem matematiske modeller, er ikke blevet observeret før i rummet. Resultaterne er ikke kun relevante for rumfysik, men også for andre anvendelser som forskning på nuklear fusion.
Den 9. marts 2002 passerede de fire klyngesatellitter, der flyver i tetrahedral formation på 100 kilometer afstand fra hinanden, den nordlige magnetiske kusp? da de fandt deres opdagelse. Magnetiske cusps er regionerne over magnetpolerne, hvor magnetfeltlinierne, der omgiver Jorden, danner en magnetisk tragt.
De magnetiske cusps er de to vigtige regioner i Jordens magnetosfære, hvor "solvinden"? - en konstant strøm af ladede partikler genereret af solen, der krydser hele solsystemet - har direkte adgang til det øverste lag af Jordens atmosfære (ionosfæren).
Store mængder plasma (en gas med ladede partikler) og energi transporteres gennem disse og andre? Tilgængelige? regioner, for at trænge ind i magnetosfæren - Jordens naturlige beskyttelsesskjold. Kun mindre end en procent af al den energi, der transporteres af solvinden og rammer jordens magnetosfære, formår faktisk at snige sig igennem, men den kan stadig have en betydelig indflydelse på jordiske systemer, som telekommunikationsnet og kraftledninger.
Solmaterialet, der snigende ind, genererer turbulens i plasmaet omkring Jorden, svarende til det i væsker, men med mere komplekse kræfter involveret. En sådan turbulens genereres for eksempel i overgangsområderne mellem lag af plasma med forskellig tæthed og temperatur, men dens dannelsesmekanismer er endnu ikke helt klare.
Turbulensen findes i forskellige skalaer fra nogle få tusinder til få kilometer på tværs. Med in situ? Multi-point? målinger, rapporterede de fire klyngesatellitter i 2004 om eksistensen af storskala turbulens - hvirvler op til 40 000 kilometer i bredden ved magnetopausen? (et grænselag, der adskiller magnetosfæren fra det frie rum). Den nye opdagelse af? Mikro? turbulens, med virvler på kun 100 kilometer på tværs, er en første i undersøgelsen af plasmaet omkring Jorden.
Cluster: et hidtil uset diagnostisk værktøj
En sådan opdagelse er meget relevant. F.eks. Tillader det videnskabsmænd at begynde at forbinde lille og storstilet turbulens og begynde at stille spørgsmålstegn ved, hvordan den faktisk dannes, og hvad er forbindelserne. For eksempel, hvad er de grundlæggende mekanismer, der driver og udformer turbulensen? Hvor meget bidrager hvirvler til transport af masse og energi gennem grænselag? Er der brug for små hvirvler for at generere store? Eller på den anden side spreder store hvirvler deres energi og skaber en kaskade af mindre?
I forsøget på at besvare disse spørgsmål er Cluster et hidtil uset diagnostisk værktøj til det første tredimensionelle kort over miljøet i nærheden af Jorden, hvor dens usædvanlighed gives af dens samtidige observationer med flere rumfartøjer. Cluster revolutionerer vores forståelse af måderne og mekanismerne, som solaktivitet påvirker Jorden.
Desuden bidrager Clusters undersøgelse af turbulensen i Jordens plasma med dynamikken og de involverede energier til fremme af grundlæggende teorier om plasma. Dette er ikke kun vigtigt inden for astrofysik, men også hvad angår forståelse og håndtering af plasma i laboratorier i betragtning af de høje involverede energier. Dette er især relevant for forskning i nuklear fusion.
F.eks. Supplerer Cluster-data forskningen om plasmafysik i det internationale ITER-projekt, et eksperimentelt trin, der involverer flere forskningsinstitutter over hele verden til morgendagens elproducerende kraftværker. I denne henseende har Cluster ved at undersøge magnetosfæren fri adgang til det eneste åbne, naturlige laboratorium? til undersøgelse af plasmafysik.
Originalkilde: ESA Portal
