画像クレジット：NASA
新しい研究によれば、電子は太陽風によって駆動される磁気波をサーフィンし、地球を周回する宇宙船に深刻な損傷を与える可能性があるポイントまで加速される可能性があります。このプロセスは、地球の磁場と太陽風の密度の変動との相互作用の結果です。太陽風の密度が変化すると、磁場の波が地球に波及します。電子はこれらの波紋に巻き込まれ、地球にサーフィンして非常に速く、宇宙の繊細な電子機器に損傷を与える可能性があります。
宇宙科学者のチームによると、軌道を回る宇宙船に大混乱をもたらすことができる「キラー」電子は、太陽風によって駆動される電磁波を「サーフィン」する可能性があります。
ボストン大学と全米海洋大気管理局（NOAA）のチームは、NASAとNOAA宇宙船の観測を組み合わせて、太陽風が地球の磁場（磁気圏）で波を作る方法を説明する現象を特定しました。ヴァンアレンの放射線帯で地球を周回する通常の電子は、波を急上昇させて、光速近くまで加速し、エネルギーはテレビ画面の電子より300〜500倍大きくなります。
太陽風は、太陽から絶え間なく吹き出される荷電粒子の流れです。磁気圏は、太陽風が地球の磁場に遭遇したときに形成される空洞です。太陽風密度が高く、磁気圏にぶつかると、磁気圏が圧縮されます。風密度が低いと、磁気圏が拡大します。研究者たちは、太陽風が高密度と低密度の周期構造を含み、磁気圏の周期的な「呼吸」作用と地球規模の電磁波の生成を引き起こすことを発見しました。
これらの波の周波数がヴァンアレンベルト内を移動する電子の周波数と一致すると、電子が加速され、エネルギーが大幅に増加することが知られています。このプロセスは、波に乗るブギーボーダーに似ています。一部の電子は「波に乗って」、非常に多くのエネルギーを得て、高価な宇宙船に損傷を与える可能性があります。
「これを「キラー」電子を加速する波を作るための重要なメカニズムとして確認できれば、風のような衛星からのデータを使用する科学者は、宇宙船が過剰で有害な放射線被ばくの危険にさらされている可能性があることを宇宙船オペレーターに事前警告することができます。 NASAのゴダード宇宙飛行センター、メリーランド州グリーンベルトのポーラー宇宙船のプロジェクトサイエンティスト、バーバラジャイルズ博士は言った。
電子がこのエネルギーを持つようになると、宇宙船の内部まで侵入できます。電子部品の内部に入ると、それらは静電気を蓄積して、重要な部品を短絡させたり、宇宙船を不適切な動作モードにする可能性があります。
「この研究の新しい点は、人々が常にこれらの波を生成するために磁気圏の内部メカニズムを探していたことです」とボストン大学の研究員であり、この研究に関する2つの論文の筆頭著者であるLarry Kepko博士は述べています2003年6月の地球物理学研究ジャーナルおよび2002年の地球物理学研究レターのその他のジャーナル。「しかし、ここでは外部メカニズム、つまり太陽風そのものが見つかりました。」
NASAの極衛星と風力衛星、およびNOAAの静止運用環境衛星（GOES）は、チームをこの結論に導く主要な観測を提供しました。ポーラーは、波がローカルではなくグローバルであることを確認しました。風力衛星は、磁気圏を駆動する太陽風の密度構造を特定するための主要な情報源でした。 GOESは、地球の磁気圏のサイズが増減するにつれて、地球の磁気圏に関するデータを提供しました。
「太陽風には密度構造があり、電磁波が電子を加速できることはすでに知っていました」とボストン大学の天文学の准教授であり、この研究に関する2つの論文の共著者であるHarlan Spence博士は述べた。 「私たちが知らなかったことは、太陽風の構造が周期的であり、電磁波を駆動することができるということでした。これらの新しい観察は、2つの間の欠落したリンクを提供する可能性があります。」
これらの新しく発見された太陽風構造の最終的な原因はまだ謎ですが、チームは太陽が直接役割を果たす可能性があると推測しています。 「太陽風密度の変化は、太陽の表面での磁気再結合のパターン、磁力線のねじれとスナップによって部分的に制御されます」とケプコ博士は言います。 「系統的かつ周期的な方法で発生するリコネクションは、太陽風に観測された周期的な密度構造を生成する可能性があります。これが発生している可能性があるという証拠はいくつかありますが、確実なリンクを確立するには、さらに調査が必要です。」
ヴァンアレンの放射線帯は、1958年にアイオワ大学のジェームズヴァンアレン博士とその探検家1と3のチームによって発見されました。それらは、地球の磁場によって閉じ込められた荷電粒子の帯です。粒子は帯電しているため（主に陽子と電子）、磁力を感じ、地球の磁場を構成する目に見えない磁力線の周りにらせん状に束縛されます。ヴァンアレンシステムには実際には2つのドーナツ型のベルトがあり、1つはもう一方の内側にあり、地球は内側のベルトの「穴」にあります。高速陽子で構成された内部ベルトは、地球の上空430〜7,500マイル（約700〜12,000 km）の高度にあります。外側の帯は高速の電子でできており、地球の上空15,500〜25,000マイル（約25,000〜40,000 km）に表示されます。宇宙船のオペレーターはこれらの地域の軌道を避けようとしますが、これらの高度は特定のミッションに最適な場合があります。あるいは、宇宙船は軌道の一部でベルトを通過するか、地球から完全に脱出する必要があります。
NASAの極衛星および風力衛星は、「グローバルジオスペースサイエンスプログラム」として知られており、太陽からの粒子とエネルギーが地球の宇宙環境をどのように流れ、相互作用するかを科学者が理解するのを助けることに専念しています。
NOAAは、海、大気、宇宙、太陽に関するデータの収集に専念しています。そのGOES衛星システムは、米国の気象監視と予報の基本要素です。 NOAAのハワードシンガー博士は、この研究に関する2002年の論文の3人目の共著者です。
元のソース：NASAニュースリリース
