Der innere Strahlungsgürtel der Erde weist nach den neuesten Erkenntnissen der Van Allen-Sonden der NASA ein merkwürdig zebraartiges Streifenmuster auf. Darüber hinaus scheint die Ursache für die Streifenbildung die Rotation der Erde selbst zu sein - etwas, das zuvor für unmöglich gehalten wurde.
"... als Theoretiker ist es wirklich demütig zu sehen, wie schnell neue Daten unser Verständnis der physikalischen Eigenschaften verändern können."
- Aleksandr Ukhorskiy, Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University
Unser Planet ist von zwei großen Donut-förmigen Strahlungsregionen umgeben, die Van Allen-Gürtel genannt werden, nach dem Astrophysiker James Van Allen, der ihre Anwesenheit 1958 entdeckte. (Van Allen starb 2006 im Alter von 91 Jahren.) Der innere Van Allen-Gürtel, Es erstreckt sich von etwa 800 bis 13.000 km (500 bis 8.000 Meilen) über der Erde, enthält hochenergetische Elektronen und Protonen und stellt ein Risiko für Raumfahrzeuge und Menschen dar, sollte entweder eine erhebliche Menge Zeit in der Erde verbringen.
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Die Van Allen Probes (ursprünglich die Radiation Belt Storm Probes), die am Morgen des 30. August 2012 an Bord einer Atlas V-Rakete von Cape Canaveral AFS gestartet wurden, sind auf einer zweijährigen Mission, um die Gürtel zu untersuchen und herauszufinden, wie sie sich verhalten und sich im Laufe der Zeit entwickeln.
Eines der Instrumente an Bord der Zwillingssonden, das Radiation Belt Storm Probes Ion Composition Experiment (RBSPICE), hat ein anhaltendes Streifenmuster in den Partikeln im inneren Gürtel festgestellt. Während früher angenommen wurde, dass Strukturen innerhalb der Gürtel das Ergebnis von Sonnenaktivität sind, wurde dank RBSPICE jetzt festgestellt, dass die Erdrotation und die geneigte Magnetachse die Ursache sind.
"Aufgrund der beispiellosen hohen Energie und zeitlichen Auflösung unseres energetischen Teilchenexperiments RBSPICE verstehen wir jetzt, dass die Elektronen des inneren Gürtels tatsächlich immer in Zebramustern organisiert sind", sagte Aleksandr Ukhorskiy von Johns Hopkins Applied Physics Labor (APL) in Laurel, Md., Co-Ermittler bei RBSPICE und Hauptautor des Papiers. „Darüber hinaus identifiziert unsere Modellierung die Erdrotation eindeutig als den Mechanismus, der diese Muster erzeugt. Als Theoretiker ist es wirklich demütig zu sehen, wie schnell neue Daten unser Verständnis der physikalischen Eigenschaften verändern können. “
Das Modell der Bildung der Streifenmuster wird mit dem Ziehen von Toffee verglichen.
"Wenn die Elektronenpopulationen im inneren Gürtel als viskose Flüssigkeit betrachtet werden", sagte Ukhorskiy, "dehnen und falten diese globalen Schwingungen diese Flüssigkeit langsam, ähnlich wie Taffy in einer Süßwarenladenmaschine gedehnt und gefaltet wird."
"Diese Erkenntnis sagt uns etwas Neues und Wichtiges über die Funktionsweise des Universums", sagte Barry Mauk, Projektwissenschaftler bei APL und Mitautor des Papiers. „Die neuen Ergebnisse zeigen einen neuen großräumigen physikalischen Mechanismus, der für planetare Strahlungsgürtel im gesamten Sonnensystem wichtig sein kann. Ein Instrument, das RBSPICE ähnelt, ist jetzt auf dem Weg zu Jupiter auf der Juno-Mission der NASA, und wir werden nach Zebrastreifen-ähnlichen Mustern in Jupiters Strahlungsgürteln suchen. “
Jupiters Van Allen-Gürtel ähneln denen der Erde, außer viel größer; Jupiters Magnetfeld ist zehnmal stärker als das der Erde und die Strahlung in seinen Gürteln ist millionenfach stärker(Quelle). Juno wird im Juli 2016 bei Jupiter eintreffen und etwa ein Jahr im Orbit verbringen, um dessen Atmosphäre, Inneres und Magnetosphäre zu untersuchen.
Vielen Dank an die Van Allen Probes. Juno hat jetzt eine weitere Funktion in Jupiters Strahlungsgürteln.
„Es ist erstaunlich, wie uns die Weltraumumgebung der Erde, einschließlich der Strahlungsgürtel, auch nach über 50 Jahren noch immer überrascht. Unser Verständnis der komplexen Strukturen der Gürtel und der Prozesse, die hinter dem Verhalten der Gürtel stehen, wächst weiter. All dies trägt zum letztendlichen Ziel bei, eine genaue Modellierung des Weltraumwetters bereitzustellen. “
- Louis Lanzerotti, Physikprofessor am New Jersey Institute of Technology und Hauptforscher für RBSPICE
Die Ergebnisse des Teams wurden in der Ausgabe des Journals vom 20. März veröffentlichtNatur.
Die Van Allen Probes sind die zweite Mission im NASA-Programm "Living With a Star", das vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, MD, verwaltet wird. Das Programm untersucht Aspekte des verbundenen Sonnen-Erde-Systems, die sich direkt auf Leben und Gesellschaft auswirken.
Quelle: Pressemitteilung von Van Allen Probes
