Fél évszázados rejtélyt oldottak meg kaliforniai asztrofizikusok

Fél évszázados rejtélyt oldottak meg a Kaliforniai Egyetem, Los Angeles (UCLA) asztrofizikusai, akik kiderítették, hogy fokozott naptevékenység idején a napszél söpri ki a töltött elektronokat a Föld külső sugárzási övezetéből.

A kutatásokról a Nature Physics legújabb számában jelent meg tanulmány.

A Föld felett elektromosan töltött részecskéket tartalmazó kettős gyűrű, a Van Allen sugárzási övezet található, amelyet az első amerikai műholdak, az 1958-ban felbocsátott Explorer-1 és  Explorer-3 mérési adatai alapján fedezték fel. A belső öv a Föld felett 2000-5000 kilométer között helyezkedik el és 10-50 MeV (megaelektronvolt) energiájú protonokból áll. A külső öv, amely főleg elektronokból áll, nagyjából 6000-10000 kilométer vastagságú, a két zóna nem válik el élesen egymástól.

Koronakidobódás idején, amikor a napkorona egy darabja lökődik ki a bolygóközi térbe, több tízmillió tonna szuperforró gáz indul útnak. Amennyiben a szuperforró gáz kölcsönhatásba lép a Föld mágneses mezejével, geomágneses viharokat okozhat. Ezek az események fura hatással vannak a Föld külső sugárzási övére, amely olyan magas töltésű elektronokat tartalmaz, hogy szinte a fény sebességével haladnak – olvasható az UCLA honlapján (http://www.ucla.edu).

“A geomágneses viharok alatt a külső övben lévő csaknem összes elektron eltűnik, de csak azért, hogy néhány óra múlva ‘bosszúszomjasan’ visszatérjenek” – hangsúlyozta Vassilis Angelopoulos, a UCLA professzora.

Az eltűnő elektronok meglepték a tudósokat, amikor felfedezték a jelenséget az 1960-as években az első űrutazások során.

“Fura effektusról van szó, hiszen a földi óceánok sem száradnak hirtelen ki, akkor miért ‘néptelenedik el’ a külső sugárzási öv” – fogalmazott Yuri Shprits, a tanulmány társszerzője.

Ami még furább, hogy az elektronok a geomágneses vihar csúcspontján “szívódtak fel”, olyankor, amikor a napszél töltött részecskékkel bombázza a Föld környezetét. A jelenségre több elmélet is születet, egyesek szerint a Föld légköre nyeli el az elektronokat, mások szerint szó sincs eltűnésükről, csupán időlegesen “lemerülnek”, s így nem adnak “életjelt” magukról.

“2006-os vizsgálataink már arra engedtek következtetni, hogy az elektronok a bolygóközi térbe lökődnek ki, s eközben csökken a sebességük” – magyarázta Yuri Shpritz, hozzátéve, hogy mostanáig semmiféle bizonyítékkal sem rendelkeztek, ami igazolta volna feltételezéseiket.

Hogy megoldják a rejtélyt, a UCLA kutatói Drew  Turner irányításával három, a Földtől különböző távolságban keringő  műholdrendszer adatait használták. Ezekből kiderült, hogy a hiányzó elektronok kis töredéke valóban a Föld légkörébe kerül, a töltött részecskék döntő többségét viszont a fokozott naptevékenység idején a napszél valósággal kiszakítja a külső sugárzási övből és kilöki a bolygóközi térbe.

“A Föld sugárzási övének megértése létfontosságú a műholdak biztonságos működése szempontjából. Most egy lépéssel közelebb kerültünk az űridőjárás megértéséhez és előrejelzéséhez” – hangsúlyozta Drew Turner.