"موسیقی" الکترون‌ها پیرامون زمین

اِن تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر
فضا نه تهی است و نه خاموش؛ اگرچه از دید فنی خلا است، ولی دارای ذرات باردار پرانرژی است که با میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی خود بر آن فرمان می‌رانند و رفتاری متفاوت با هر آنچه روی زمین می‌بینیم به آن می‌دهند. در مناطقی که خودشان دارای میدان‌های مغناطیسی هستند، مانند فضای پیرامون سیاره‌ی ما، ذرات به طور پیوسته در اثر حرکت امواج گوناگون الکترومغناطیسی که به نام امواج پلاسما شناخته می‌شوند، به پس و پیش می‌روند. این امواج پلاسما مانند امواج اقیانوس، همهمه‌ای آهنگین پدید می‌آورند که با دستگاه‌های مناسب می‌توانیم آن را بشنویم.

درست همان گونه که موج‌ها درون اقیانوس یا جبهه‌های توفانی درون جو به پیش می‌روند، آشفتگی‌های درون فضا هم می‌توانند موج پدید بیاورند. این موج‌ها به شکل میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی نوسان‌کننده پدیدار می‌شوند که در توده‌های یون و الکترونِ سازنده‌ی پلاسما به پیش می‌روند و برخی از آنها را شتاب می دهند. این برهم‌کنش، تعادلِ ذرات بسیار پرانرژیِِ وارد شده و از دست رفته‌ی محیط نزدیک زمین را مهار می‌کند.

یک گونه موج پلاسما که نقش بنیادین در شکل‌دهی به محیط نزدیک زمین دارد "موج سوت‌زن" یا موج سوتی (whistler-mode wave) است. این گونه امواج، بسته به پلاسمایی که درونش به پیش می‌روند صداهایی ویژه و متمایز تولید می‌کنند. برای نمونه، یکی از مناطق مغناطکره‌ی زمین به نام پلاسماسپهر، ناحیه‌ای به نسبت کم‌چگال از پلاسمای سرد است. امواجی که درون این ناحیه به پیش می‌روند صدایی بسیار متفاوت با ناحیه‌ی بیرون آن پدید می آورند. با آن که امواج سوت‌زن صداهای گوناگونی دارند، همگی به یک شیوه و با ویژگی‌های الکترومغناطیسی یکسانی حرکت می‌کنند.
دریافت چهار گونه‌ی متفاوت از این صداها:
۸۴۴ کیلوبایت- ۱۹۰ کیلوبایت- ۳۷۸ کیلوبایت- ۷۰۵ کیلوبایت
تخلیه‌ی الکتریکی در اثر برخورد آذرخش به زمین هم می‌تواند امواج پلاسمای سوت‌زن به راه بیاندازد. برخی از امواج از جو زمین بیرون رفته و مانند خودروهای سپردارِ شهر بازی، روی خطوط میدان مغناطیسی میان قطب‌های شمال و جنوب بالا و پایین می‌جهند. از آنجایی که آذرخش‌ها بسامدهای گوناگونی را تولید می‌کنند، و از آنجایی که بسامدهای بالاتر سریع‌تر حرکت می‌کنند، با گذشت زمان، نواک (ارتفاع) این موج افت می‌کند و گام آن مانند یک سوت می‌شود.

بیرون از پلاسماسپهر، جایی که پلاسما تنُک (رقیق) است و دمای بیشتری دارد، نواک امواج سوت‌زن به طور عمده فزاینده می‌شود، مانند دسته‌ای از پرندگان پرسروصدا. این گونه موج به نام همسرایی (کُر) شناخته شده و زمانی پدید می‌آید که الکترون‌ها به سمت شب سیاره‌ی زمین رانده می‌شوند- چیزی که در برخی موارد، می‌تواند در اثر بازپیوند مغناطیسی، انفجار دینامیکی خطوط در هم‌تنیده‌ی میدان مغناطیسی در سمت شب زمین رخ بدهد. هنگامی که این الکترون‌های کم‌انرژی به پلاسما برخورد می‌کنند، با ذرات پلاسما برهم‌کنش و داد و ستد انرژی انجام داده و یک آهنگ فزاینده‌ی ویژه پدید می‌آورند. [درین باره این را هم بخوانید: * «آهنگ زمین» را بشنوید]

امواج سوت‌زن که درون پلاسماسپهر حرکت می‌کنند به نام صفیر پلاسماسپهری (plasmaspheric hiss) شناخته شده و صدایی بسیار مانند صدای یک ایستگاه رادیویی راکد دارند. برخی از دانشمندان فکر می‌کنند صفیر یا نویز سفید در اثر آذرخش هم پدید می‌آید، ولی به نظر برخی دیگر، آنها توسط امواج هم‌سرایی (کُری) پدید می آیند که به درون پلاسماسپهر تراوش کرده‌اند.

هم امواج کر و هم امواج صفیر (نویز سفید) تغییردهندگان کلیدی محیط پیرامون زمین، از جمله کمربندهای تابشی وان آلن هستند؛ این کمربندها حلقه‌هایی چنبره‌مانند از ذرات پرانرژی هستند که سیاره‌مان را در بر گرفته‌اند.

امواج پلاسمای گوناگونی که در اثر سازوگارهای متفاوت پدید آمده‌اند و مناطق گوناگونی از فضای پیرامون زمین را اشغال کرده‌اند. اندازه‌ی بزرگ‌تر
دانشمندان ناسا، به کمک فضاپیماهای کاوشگر وان آلن (یا وان آلن پروبز) سرگرم بررسی دینامیک امواج پلاسما برای بهبود بخشیدن به پیش‌بینی‌های شرایط هوایی فضا که می‌تواند اثرهای زیانباری روی ماهواره‌ها و سیگنال‌های مخابراتی داشته باشد هستند. دانشمندان در بخشی از پژوهش خود این صداهای شگفت‌آور که توسط امواج گوناگون پلاسما در سمفونی ذرات پیرامون زمین تولید شده را ثبت می‌کنند.

دو کاوشگر وان آلن ناسا دستگاهی به نام "امفیسیس" (EMFISIS) دارند که به هنگام گردش آنها به گرد زمین، امواج الکتریکی و مغناطیسی را می‌سنجد. با برخورد یک موج به فضاپیما، حسگر امفیسیس تغییرات بسامد میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی را ثبت می‌کند. سپس دانشمندان این بسامدها را جابجا کرده و وارد دامنه‌ی شنوایی انسان می‌کنند تا بتوانیم صدای فضا را بشنویم.

دانشمندان با شناخت چگونگی برهم‌کنش ذرات و امواج می‌توانند این را بررسی کنند که الکترون‌ها چگونه از کمربندهای تابشی شتاب گرفته و می‌گریزند، و از یافته‌هایشان برای محافظت از ماهواره‌ها و ارتباطات مخابراتی در فضا کمک بگیرند.

--------------------------------------------
تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

واژه نامه: 
vacuum - charged particle - magnetic field - electric field - Earth - planet - electromagnetic wave - plasma wave - cacophony - ion - electron - whistle - plasmasphere - lighting - electrical discharge - bumper car - pole - frequency - pitch - chorus - magnetic reconnection - magnetic field line - tone - hiss - radio station static - Van Allen - radiation belt - NASA - Van Allen Probes - space weather - telecommunications signal - symphony - EMFISIS - Electric and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science - electric magnetic wave - sensor -

منبع: nasa

1 دیدگاه شما:

محمد بزاز

سپاس از شما مثل همیشه عالی بود

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه