Zabójcze elektrony, odpowiedzialne za spustoszenia na satelitach, to znakomici surferzy, którzy potrafią płynąć po falach magnetycznych wzbudzonych przez wiatr słoneczny.

Naukowcy z Boston University i National Oceanic and Atmospheric Administration wykorzystali satelity, by wykryć fenomen, który wyjaśnia, w jaki sposób wiatr słoneczny wywołuje fale w magnetosferze. Elektrony okrążające Ziemię w tak zwanym Pasie Van Allena, mogą prześlizgnąć się po tych falach, uzyskując prędkośc bliską prędkości światła.

Kiedy gęstość wiatru słonecznego jest duża, przy zderzeniu z nim magnetosfera zostaje zgnieciona. Kiedy gęstość wiatru słonecznego jest niewielka, magnetosfera rozszerza się. Jak odkryli naukowcy, wiatr słoneczny zbudowany jest z periodycznych struktur na przemian o wysokiej i niskiej gęstości. Pozwala to magnetosferze „oddychać” i powoduje powstanie fal.

Częstotliwość fal odpowiada częstotliwość elektronów w Pasie Van Allena. Powoduje to przyspieszenie elektronów i zwiększenie ich energii. Niektóre elektrony mogą w ten sposób stać się niebezpieczne dla satelitów.

„Gdybyśmy mogli potwierdzić, że to jest główny mechanizm przyspieszający „zabójcze” elektrony, moglibyśmy wykorzystać satelity takie jak Wind do rozwinięcia sieci ostrzegającej operatorów satelitów, kiedy sprzęt jest zagrożony intensywnym promieniowaniem” – mówi dr Barbara Giles, naukowiec pracujący z satelitą Polar.

Kiedy elektrony zyskują tak wielkie energie, mogą wedrzeć się do wnętrza satelity. We wnętrzu sprzętu elektronicznego budują statyczne pole elektryczne, co może prowadzić do spięć w krytycznych obwodach lub doprowadzić do złego funkcjonowania satelity.

„To co jest nowe w naszych badaniach i najbardziej ekscytujące, to to, że ludzie zawsze szukali wewnętrznego powodu w magnetosferze, aby wyjaśnić powstawanie fal” – mówi dr Larry Kepko z Boston University. – „Ale my odnaleźliśmy zewnętrzny mechanizm – sam wiatr słoneczny„.

Satelity Polar i Wind oraz GOES dostarczyły kluczowych danych, naprowadzających grupę naukowców na wnioski. Polar potwierdził, że fale nie są lokalnym ale globalnym fenomenem. Wind był głównym dostarczycielem danych o różnicy w gęstości wiatru słonecznego, uderzającego w magnetosferę. GOES dostarczył danych o magnetosferze, dotyczących jej kurczenia się i rozszerzania.

„Wiedzieliśmy już wcześniej o różnicach w gęstości wiatru słonecznego oraz o tym, że fale magnetyczne mogą przyspieszać elektrony” – mówi dr Harlan Spence z Boston University. – „Ale nie wiedzieliśmy, że struktury w wierze słonecznym są okresowe i mogą napędzać fale magnetyczne. Te nowe obserwacje okazały się brakującym ogniwem w rozważaniach„.

Ostateczny powód powstawania struktur gęstość w wietrze słonecznym jest wciąż tajemnicą, ale naukowcy spekulują, że winę za to ponosi samo Słońce. – „Zmienność gęstości wiatru słonecznego jest po części kontrolowana przez cechy rekoneksji pola magnetycznego Słońca, wicia się i urywania linii pola magnetycznego na powierzchni Gwiazdy” – mówi Kepko. – „Do rekoneksji dochodzi systematycznie, okresowo i to może prowadzić do powstania periodycznych struktur w wietrze słonecznym. To pewna hipoteza, jednak wymagająca dalszych badań„.

Należące do NASA satelity Polar i Wind tworzą razem program Global Geospace Science Program. Ich przeznaczenie to pomoc naukowcom w zrozumieniu, jak cząsteczki i energia ze Słońca przepływa przez i oddziałuje z ziemskim środowiskiem kosmicznym. Satelita GOES należący, należący do NOAA jest głównym satelitą używanym przy prognozowaniu i monitorowaniu pogody.