26 กรกฎาคม 2556

Published กรกฎาคม 26, 2556 by with 0 comment

นาซ่าค้นพบ Probes แวนอัลเลนค้นพบตัวเร่งอนุภาคในใจกลางของโลกเข็มขัดรังสี

ข้อสังเกตที่ผ่านมาโดยนาซ่าคู่ Probes แวนอัลเลนแสดงให้เห็นว่าอนุภาคในเข็มขัดรังสีล้อมรอบโลกเราจะเร่งเตะท้องถิ่นของพลังงานที่ช่วยอธิบายได้ว่าทำไมอนุภาคเหล่านี้เข้าถึงด้วยความเร็ว 99 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง
ข้อสังเกตที่ผ่านมาโดยนาซ่าคู่ Probes แวนอัลเลนแสดงให้เห็นว่าอนุภาคในเข็มขัดรังสีล้อมรอบโลกเราจะเร่งเตะท้องถิ่นของพลังงานที่ช่วยอธิบายได้ว่าทำไมอนุภาคเหล่านี้เข้าถึงด้วยความเร็ว 99 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง Image Credit: G. Reeves/M. Henderson
นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ที่อยู่ในใจกลางของหนึ่งในภูมิภาคที่หนักหน่วงรุนแรงของพื้นที่ใกล้โลก, ภูมิภาคของซุปเปอร์พลังอนุภาคมีประจุรอบโลกเรียกว่า แวนอัลเลนเข็มขัดรังสี (Van Allen Radiation Belts) นักวิทยาศาสตร์รู้บางสิ่งบางอย่างที่อยู่ในพื้นที่เร่งอนุภาคในเข็มขัดรังสี (Radiation Belts) ให้มากขึ้นกว่าร้อยละ 99 ความเร็วของแสง แต่พวกเขาไม่ทราบว่าสิ่งที่เป็น ผลใหม่จากนาซ่า Probes แวนอัลเลน(Van Allen )ในขณะนี้แสดงให้เห็นว่าพลังงานเร่งมาจากภายในเข็มขัดของตัวเอง อนุภาคภายในเข็มขัดจะเร่งความเร็วขึ้นโดยเตะท้องถิ่นของพลังงานปะทะอนุภาคที่มีความเร็วที่เคยได้เร็วขึ้นมากเช่นเดียวกับการผลักดันหมดเวลาอย่างสมบูรณ์แบบเมื่อแกว่งเคลื่อนไหว


การค้นพบว่าอนุภาคจะเร่งให้เร็วขึ้นโดยแหล่งพลังงานในประเทศจะคล้ายกับการค้นพบว่าพายุเฮอริเคนเติบโตจากแหล่งพลังงานในประเทศเช่นภูมิภาคของน้ำทะเลที่อบอุ่น ในกรณีที่มีเข็มขัดรังสีแหล่งที่มาคือภาคเหนือของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรงแตะพลังงานจากอนุภาคอื่น ๆ ที่อยู่ในภูมิภาคเดียวกัน รู้ที่ตั้งของการเร่งความเร็วจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ปรับปรุงการคาดการณ์สภาพอากาศพื้นที่เพราะการเปลี่ยนแปลงในเข็มขัดรังสีสามารถเสี่ยงสำหรับดาวเทียมใกล้โลก ผลการวิจัยที่ตีพิมพ์ในนิตยสารวิทยาศาสตร์เมื่อ 25 กรกฎาคม 2013

เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจเข็มขัดที่ดีกว่า Probes แวนอัลเลนได้รับการออกแบบที่จะบินผ่านพื้นที่ตรงนี้ที่รุนแรงของพื้นที่ เมื่อภารกิจเปิดตัวในเดือนสิงหาคม 2012, มันมีเป้าหมายระดับบนที่จะเข้าใจว่าอนุภาคในเข็มขัดจะเร่งให้พลังงานสูงพิเศษและวิธีการที่อนุภาคบางครั้งสามารถหลบหนี โดยระบุว่าการเร่งความเร็ว superfast นี้มาจากการเตะท้องถิ่นของพลังงานเหล่านี้เมื่อเทียบกับกระบวนการทั่วโลกนักวิทยาศาสตร์ได้รับสามารถที่จะแตกหักตอบหนึ่งในคำถามที่สำคัญเหล่านั้นเป็นครั้งแรก

"นี่คือหนึ่งในผลส่วนใหญ่คาดว่าจะสูงและน่าตื่นเต้นจากวัดแวนอัลเลน" David Sibeck นักวิทยาศาสตร์แวนอัลเลน Probes โครงการที่นาซาก็อดดาร์ดศูนย์การบินอวกาศในเบลต์, แมรี่แลนด์บอกว่า "มันไปที่ใจกลางของเหตุผลที่เราเปิดตัว ภารกิจ. "

เข็มขัดรังสีที่ถูกค้นพบเมื่อเปิดตัวเป็นครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จดาวเทียมสหรัฐส่งเข้าไปในพื้นที่ที่สำรวจ I และ III มันก็รู้อย่างรวดเร็วว่าเข็มขัดบางส่วนของสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายมากที่สุดยานอวกาศจะได้พบกับ วงโคจรดาวเทียมส่วนใหญ่จะเลือกที่จะหลบด้านล่างเข็มขัดรังสีหรือวงกลมด้านนอกของพวกเขาและดาวเทียมบางอย่างเช่นยานอวกาศจีพีเอสจะต้องดำเนินการระหว่างสองเข็มขัด เมื่อเข็มขัดบวมเนื่องจากสภาพอากาศที่เข้ามาในพื้นที่ที่พวกเขาสามารถครอบคลุมยานอวกาศเหล่านี้เปิดเผยให้รังสีที่เป็นอันตราย อันที่จริงเป็นจำนวนที่มีนัยสำคัญของความล้มเหลวอย่างถาวรเมื่อยานอวกาศมีสาเหตุมาจากรังสี ด้วยคำเตือนพอเราสามารถปกป้องเทคโนโลยีจากผลกระทบที่เลวร้ายที่สุด แต่คำเตือนดังกล่าวสามารถทำได้ถ้าเราเข้าใจอย่างแท้จริงพลวัตของสิ่งที่เกิดขึ้นภายในเข็มขัดลึกลับเหล่านี้

"จนกว่าปี 1990 ที่เราคิดว่าเข็มขัดแวนอัลเลนถูกสวยมีความประพฤติดีและการเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ " เจฟฟ์กรีฟส์ที่ผู้เขียนเป็นครั้งแรกบนกระดาษและนักวิทยาศาสตร์เข็มขัดรังสีที่ลอสอาลามอสในห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอสกล่าวว่า "ด้วย และอื่น ๆ วัด แต่เรารู้วิธีการอย่างรวดเร็วและไม่สามารถคาดการณ์เข็มขัดรังสีเปลี่ยนแปลง. พวกเขามีพื้นไม่เคยอยู่ในภาวะสมดุล แต่ในสภาพคงที่ของการเปลี่ยนแปลง. "

ในความเป็นจริงนักวิทยาศาสตร์ตระหนักว่าเข็มขัดไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในการตอบสนองกับสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นสิ่งเร้าที่คล้ายกัน บางพายุสุริยะที่เกิดจากเข็มขัดจะเพิ่มขึ้น; คนอื่น ๆ ที่เกิดจากเข็มขัดที่จะหมดลงและบางคนดูเหมือนจะมีผลเกือบจะไม่มีที่ทั้งหมด ผลกระทบที่แตกต่างกันดังกล่าวจากเหตุการณ์ที่คล้ายกันเห็นได้ชัดว่าชี้ให้เห็นว่าภูมิภาคนี้มากขึ้นลึกลับกว่าที่เคยคิด เพื่อที่จะเข้าใจ - และในที่สุดก็ทำนาย - ที่พายุสุริยะจะกระชับเข็มขัดรังสีนักวิทยาศาสตร์ต้องการที่จะทราบว่าพลังงานที่ช่วยเร่งอนุภาคที่มาจาก

คู่ Probes แวนอัลเลนได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เห็นความแตกต่างระหว่างสองเป็นไปได้ในวงกว้างกับสิ่งที่กระบวนการเร่งอนุภาคให้มีความเร็วที่น่าตื่นตาตื่นใจเช่น: รัศมีการเร่งความเร็วหรือเร่งท้องถิ่น ในรัศมีการเร่งความเร็วอนุภาคถูกลำเลียงตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กที่ล้อมรอบโลกจากพื้นที่ของความแข็งแรงแม่เหล็กต่ำห่างจากโลกไปยังพื้นที่ของความแข็งแรงสูงใกล้แม่เหล็กโลก กฎหมายของฟิสิกส์บอกว่าความเร็วของอนุภาคในสถานการณ์นี้จะเร็วขึ้นเมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นความเร็วจะเพิ่มขึ้นในขณะที่การย้ายอนุภาคที่มีต่อโลกมากเช่นหินกลิ้งลงเนินเขารวบรวมความเร็วเพียงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง posits ทฤษฎีการเร่งท้องถิ่นที่ได้รับอนุภาคพลังงานจากแหล่งพลังงานในประเทศขึ้นคล้ายกับน้ำทะเลร้อนทาง spawns พายุเฮอริเคนข้างต้นนั้น

สองเพาะปลูกของอนุภาคล้อมรอบโลกเราเรียกว่าเข็มขัดรังสีเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องเร่งอนุภาคธรรมชาติที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในระบบสุริยจักรวาลที่สามารถผลักดันอนุภาคได้ถึง 99% ความเร็วของแสงProbes แวนอัลเลนเปิดตัวในเดือนสิงหาคม 2012, ในขณะนี้มีการค้นพบกลไกที่อยู่เบื้องหลังการเร่งความเร็วนี้
สองเพาะปลูกของอนุภาคล้อมรอบโลกเราเรียกว่าเข็มขัดรังสีเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องเร่งอนุภาคธรรมชาติที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในระบบสุริยจักรวาลที่สามารถผลักดันอนุภาคได้ถึง 99% ความเร็วของแสงProbes แวนอัลเลนเปิดตัวในเดือนสิงหาคม 2012, ในขณะนี้มีการค้นพบกลไกที่อยู่เบื้องหลังการเร่งความเร็วนี้ Image Credit:NASA/Goddard /Scientific Visualization Studio


เพื่อช่วยในการแยกแยะความแตกต่างระหว่างความเป็นไปได้เหล่านี้ Probes แวนอัลเลนประกอบด้วยสองยานอวกาศ มีสองชุดของการสังเกตนักวิทยาศาสตร์สามารถวัดอนุภาคและแหล่งพลังงานในสองภูมิภาคของพื้นที่พร้อมกันซึ่งเป็นสิ่งสำคัญที่จะแยกแยะระหว่างสาเหตุที่เกิดขึ้นในประเทศหรือมาจากที่ไกล นอกจากนี้ยานอวกาศแต่ละคนจะมีการติดตั้งเซ็นเซอร์ในการวัดพลังงานของอนุภาคและตำแหน่งและกำหนดมุมสนาม - นั่นคือมุมของการเคลื่อนไหวด้วยความเคารพต่อโลกสนามแม่เหล็ก ทั้งหมดเหล่านี้จะมีการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับกองกำลังที่กระทำต่อพวกเขาจึงช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เห็นความแตกต่างระหว่างทฤษฎี

พร้อมกับข้อมูลดังกล่าวรีฟส์และทีมงานของเขาสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของการใช้พลังงานอย่างรวดเร็วของอิเล็กตรอนพลังงานสูงในเข็มขัดรังสีเมื่อ 9 ตุลาคม 2012 ถ้าเร่งความเร็วของอิเล็กตรอนเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากการขนส่งรัศมีหนึ่งจะวัดผลกระทบเริ่มต้นครั้งแรกที่ห่างจากโลกและการย้ายขาเข้าเนื่องจากรูปร่างมากและความแข็งแรงของเขตโดยรอบ ในสถานการณ์เช่นอนุภาคเคลื่อนผ่านสนามแม่เหล็กธรรมชาติกระโดดจากที่หนึ่งไปยังอีกในน้ำตกที่คล้ายกันรวบรวมความเร็วและพลังงานไปพร้อมกัน - ที่สัมพันธ์กับสถานการณ์ที่ของหินกลิ้งลงเนินเขา

แต่การสังเกตไม่ได้แสดงแรงที่ก่อตัวขึ้นห่างไกลจากโลกและค่อยๆย้ายขาเข้า แต่พวกเขาแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นของพลังงานที่เริ่มต้นในช่วงกลางของเข็มขัดรังสีและค่อยๆแพร่กระจายทั้งขาเข้าและขาออกหมายความแหล่งที่มาของการเร่งความเร็วในประเทศ

"โดยเฉพาะในกรณีนี้ทั้งหมดของการเร่งความเร็วที่เกิดขึ้นในประมาณ 12 ชั่วโมง" รีฟส์กล่าวว่า "ด้วยการวัดก่อนหน้านี้ดาวเทียมอาจจะมีเพียงสามารถที่จะบินผ่านเหตุการณ์ดังกล่าวเพียงครั้งเดียวและไม่ได้รับโอกาสที่จะเป็นพยานการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นจริง. กับวัดแวนอัลเลนเรามีสองดาวเทียมและเพื่อให้สามารถสังเกตว่าสิ่งที่เปลี่ยนแปลงและที่ การเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นเริ่มต้น. "

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าผลเหล่านี้ใหม่จะนำไปสู่การคาดการณ์ที่ดีขึ้นของห่วงโซ่ที่ซับซ้อนของเหตุการณ์ที่กระชับเข็มขัดรังสีให้อยู่ในระดับที่สามารถปิดการใช้งานดาวเทียม ในขณะที่การทำงานแสดงให้เห็นว่าการใช้พลังงานในประเทศมาจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไหลผ่านสายพานมันไม่เป็นที่รู้จักว่าที่คลื่นดังกล่าวอาจเป็นสาเหตุ ในระหว่างที่ชุดของการสังเกตที่อธิบายไว้ในกระดาษ, Probes แวนอัลเลนสังเกตชนิดที่เฉพาะเจาะจงของคลื่นเรียกว่าคลื่นสมองนักร้องในเวลาเดียวกันขณะที่อนุภาคถูกเร่งให้เร็วขึ้น แต่การทำงานมากขึ้นจะต้องทำเพื่อหาสาเหตุและผลกระทบ

"กระดาษนี้จะช่วยให้ความแตกต่างระหว่างสองโซลูชั่นกว้าง" Sibeck กล่าวว่า "สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าการเร่งความเร็วสามารถเกิดขึ้นได้ในประเทศ. ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาและคลื่นสนามแม่เหล็กที่จะข้ามไปในการทำงานของพวกเขาและหาสิ่งที่ผลักดันให้คลื่น."

โชคดีที่งานดังกล่าวก็จะได้รับการช่วยเหลือตามอย่างโดยวัดแวนอัลเลนซึ่งได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อให้การวัดและความแตกต่างระหว่างหลายประเภทของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

"เมื่อนักวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการออกแบบภารกิจและวัดบนยานสำรวจที่พวกเขามองไปที่พระราชวงศ์ทางวิทยาศาสตร์และกล่าวว่านี่คือโอกาสที่ดีที่จะปลดล็อคบางความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการเร่งอนุภาค '" นิโคลาเจฟ็อกซ์นักวิทยาศาสตร์โครงการรองกล่าวว่า ที่มหาวิทยาลัย Johns Hopkins ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์ในลอเรล, แมรี่แลนด์ "ด้วยห้องสวีทที่เหมือนกันของเครื่องมือบนยานอวกาศคู่แฝดคณะกรรมการ - แต่ละคนมีช่วงกว้างของอนุภาคและภาคสนามและการตรวจจับคลื่น - เรามีแพลตฟอร์มที่ดีที่สุดที่เคยสร้างให้เข้าใจที่สำคัญนี้ ภูมิภาคของพื้นที่เหนือโลก. "

ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์สร้างและดำเนินงานคู่ Probes แวนอัลเลนนาซ่าวิทยาศาสตร์ภารกิจอำนวยการ Probes แวนอัลเลนประกอบด้วยภารกิจที่สองในชีวิตของนาซ่าด้วยระดับโปรแกรมการจัดการโดยก็อดดาร์ดเพื่อสำรวจแง่มุมของระบบดวงอาทิตย์โลกเชื่อมต่อที่ส่งผลโดยตรงต่อชีวิตและสังคม


ขอขอบคุณข้อมูลจากNASA
ขอบคุณครับ

0 ความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็นได้เลยครับ :)