ASTRONOMIJA

Pripremio:Mirko Jakovljević

Zemljino magnetno polje
ČETVRTA SFERA JE VATRA

Postoje tri sfere Zemlje sa kojima smo dobro upoznati: sfere kamena, vode i vazduha. Ali postoji i četvrta sfera, koja je gotovo potpuno nepoznata. Na udaljenosti od stotinak hiljada kilometara u svemiru, magnetno polje Zemlje zarobljava jonizovane gasove na temperaturama većim od deset miliona stepeni! Ova vatrena sfera, zvana magnetosfera, štiti nas od kosmičkih zračenja. Međutim, taj štit je nestalan.

U magnetosferi se povremeno dešavaju eksplozivni potresi koji prebacuju deo njene energije na Zemlju, izazivajući auroru borealis, oštećujući satelite i isključujući električne mreže. Ne zna se šta tačno izaziva ove događaje, pa NASA sastavlja malu flotu od pet letelica, pod zajedničkim nazivom THEMIS, pomoću kojih će naučnici pokušati da utvrde zbog čega je magnetosfera tako nestabilna.

Magnetosfera je svojevrsna elastična vatra. Ona se formira tamo gde se Zemljino magnetno polje spaja sa vrelom plazmom – jonizovanim gasovima – na ivici atmosfere planete. Magnetno polje utiče na naelektrisane čestice u plazmi, koje i same stvaraju sopstveno magnetno polje. Tako plazma i polje postanu „zalepljeni“ jedno za drugo u jedinstvenu supstancu koju pokrivaju snažne električne struje: jedna koja teče po spoljašnjem delu sfere i „prstenasta struja“ koja okružuje Zemlju.

MISIJA THEMIS Flota satelita će utvrditi da li su magnetne podoluje prouzrokovane potresima ili magnetnom rekonekcijom Solarni vetar, sateliti themis, područje potresa, prostor rekonekcije, Zemljina magnetosfera-kombinacija plazme i magnetnog polja

Magnetosfera bi bila loptastog oblika da nije solarnog vetra, toka čestica koji dolazi od Sunca i poigrava se spoljnom granicom te elastične vatre (vidi dijagram). Česte potrese u magnetosferi izaziva upravo magnetno polje solarnog vetra.

Kada se spoljašnji i unutrašnji deo magnetosfere približe jedan drugom, dolazi do procesa koji se naziva magnetna rekonekcija. Ovo novoformirano polje se kreće prema repu i pojačava snagu polja koje se nalazi iza Zemlje. Ovakva postavka ne može da traje dugo. Brzo dolazi do pucanja. Tada se snažna električna struja, koja obično lebdi oko repa, spušta ka Zemlji i, na 100 kilometara od Zemljine, površine nastaje fenomen aurore borealis koji se kreće ka planetarnim polovima.

Ovi fenomeni se dešavaju veoma brzo i naučnici zasad nisu sigurni šta je uzrok čitave stvari.

Prema jednoj teoriji, uzrok je u repu. U jezgru repa, dve magnetne sile upiru u dva suprotna pravca: jedna iz pravca Zemljinog južnog pola, a druga u pravcu severnog. Kako solarni vetar pritiska i izdužuje rep, njegovo polje čuva energiju. Kada rep pukne, pada magnetna tenzija. To izaziva katapultiranje lopti plazme, jedne u suprotnom pravcu a druge ka Zemlji. Svaka od njih je veća od naše planete i vrelija od Sunca.

Na sreću, na njenom putu ka nama, lopta plazme dođe u kontakt sa unutrašnjim magnetnim poljem magnetosfere. Tada se razloži i stvara vizuelni spektakl auroru borealis.

Postoje, međutim, i druge teorije. Kada solarni vetar potisne magnetno polje od glave ka repu, rezultujuća kompresija repa pooštrava magnetni diskontinuitet u njegovom jezgru i time pojačava struju koja se prostire po dužini repa. A struje koje protiču unutar plazme su veoma nestabilne. Pojedini naučnici smatraju da ova struja tada postaje previše jaka da bi bila stabilna i gubi kontrolu, otimajući se poput baštenskog creva bez kontrole. Jedan deo slobodne struje spušta se ka Zemlji i stvara auroru borealis, dok se talasi turbulencije, koje je izazvala ova nestabilnost, šire dužinom repa. Na ovaj način raskida se veza između dva magnetna polja u repu i otvara im se mogućnost da se ponovo povežu.

U principu, trebalo bi da je lako da se kaže koja je teorija ispravna. Prema jednoj teoriji, rekonekcija je uzrok potresa, a prema drugoj ona se dešava kasnije. Očigledan način da se ovo ispita jeste da se postave osmatrači na važnim tačkama u magnetosferi kako bi se pratilo kada se ovi događaji odvijaju - što je i cilj misije THEMIS (Themis - Temida je starogrčka boginja pravde). Naučnici se nadaju da će poduhvat dati rezultate kojima bi se rešila tridesetogodišnja rasprava o poreklu magnetnih podoluja.

U NASI smatraju da bi četiri satelita bila dovoljna da se ova misija ispuni, ali naučnici “igraju na sigurno” i poslaće pet satelita. Rezervni satelit će poslužiti u slučaju da se neki od satelita pokvari. Svaki satelit će nositi detektore koji će meriti električna i magnetna polja, i putanje i energije elektrona i jona u plazmi. Ove informacije trebalo bi da otkriju kada se nešto silovito dešava u blizini.

MAGNETNA REKONEKCIJA Pritiskanje magnetne plazme može imati dramatične posledice U repu Zemljine magnetosfere, dva suprotstavljena magnetna polja se međusobno pritiskaju pod uticajem solarnog vetra Na kraju, magnetna polja pucaju i pridružuju se naglo, uz oslobađanje energije i ispaljujući dve lopte plazmi, veličine planete, u suprotnim pravcima

Zajedno sa satelitima i stanicama koje će primati i obrađivati podatke, na zemlji će biti postavljena mreža od preko 50 stanica, uglavnom u Kanadi i na Aljasci. Sve ovo zajedno pružiće naučnicima željene podatke.

Projekat košta oko 160 miliona dolara, što je daleko manje od cene većine drugih lansiranja. Ako sve pođe po planu, do lansiranja će doći 2007. godine. Računa se da će, u prvoj godini rada, biti posmatrano 35 podoluja i rešena misterija rekonekcije.

Najbolji način da se izbegnu nesreće koje izazivaju magnetne oluje u svemiru je da razumemo šta ih uzrokuje. Neki naučnici smatraju da se podoluje mogu nagomilati i tako izazvati oluje u punoj snazi. Drugi smatraju da su oluje potpuno odvojeni fenomeni od podoluja. THEMIS sateliti bi trebalo da odgovore i na ovo pitanje.

Danas je znanje o vatrenoj sferi tek nešto više od urađene osnovne mape magnetosfere - nedostaju podaci kako se ovaj zaštitni štit kreće i funkcioniše. Osim što će pomoću satelita biti otkriveno kako se aurora borealis formira na Zemlji, utvrdiće se i kako se formira na drugim planetama. Magnetosfere Merkura i Jupitera ponašaju se na isti način kao i Zemljina, jednako kao i svako drugo magnetno polje na svakoj planeti u svemiru. Tako ćemo, kada THEMIS sateliti donesu svoje rezultate, razumeti šta izaziva nestalne svetlosti na bezbrojnim vanzemaljskim svetovima.

Mirko Jakovljević