Das Magnetfeld Der Erde Ist Eine Rücksichtslose Maschine, Die Durch Sonnenwind Zersetzt Wird

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Wieder einmal haben wir das magnetfeld der erde zu verdanken, dass sie uns vor unserer feuerspeienden sonne geschützt haben.

Während die Erde mit etwa 108.000 km / h durch das Schwarze Meer des Weltraums kreuzt, schiebt das Magnetfeld des Planeten den Sonnenwind - den konstanten Strom von Plasmapartikeln, der von der Sonne ausgestoßen wird - zur Seite, so wie der Bug eines schnellen Motorboots Wasser beiseite stellen. Wissenschaftler nennen dieses Phänomen "Bugschock" wegen seiner Ähnlichkeit mit einem Schiff, das durch hartnäckige Wellen weht.

Forscher haben seit langem den Verdacht, dass wir diesem Bogenschock dafür danken können, dass er den sengenden Sonnenwind auf die milde Brise auf der Erde reduziert hat, aber sie wussten nicht genau, wie das passiert ist. Nun, ein neues Papier, das am 31. Mai in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurde, fügt dem Puzzle einige Milliarden Elektronenstücke hinzu. [Rainbow Album: Die vielen Farben der Sonne]

In einer Studie unter der Leitung von Forschern der University of Maryland und des Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland untersuchten die Wissenschaftler Daten von vier NASA-Satelliten, die seit 2015 die Kollisionszone zwischen dem Sonnenwind und dem Magnetschild der Erde untersuchen. Sie fanden das Wenn der Sonnenwind gegen den Bogenschock der Erde zerschlägt, beschleunigen die Sonnenelektronen so schnell, dass sie buchstäblich auseinander brechen und potenziell zerstörerische Energie in harmlose Wärme umwandeln.

"Während der Sonnenwind in das Magnetfeld der Erde eindringt, schützt uns der Bogenschock, indem er diesen Wind verlangsamt und ihn in eine angenehme, warme Brise verwandelt", sagte der Studienautor Li-Jen Chen, ein Astronom der University of Maryland eine Erklärung. "Wir haben jetzt eine bessere Vorstellung davon, wie das passiert."

Die kosmischen Meere segeln

Die Erde wird ständig von einem heißen, suppenartigen Plasma aus Protonen, Elektronen und Ionen bombardiert, die von der Sonne als Sonnenwind abgegeben werden. Diese Winde wehen den ganzen Tag und in alle Richtungen und werden laut NASA mit Geschwindigkeiten von bis zu 500 Meilen pro Sekunde (800 Kilometer pro Sekunde) und Temperaturen von bis zu 2,9 Millionen Grad Fahrenheit (1,6 Millionen Grad Celsius) aus unserem nächsten Stern geblasen. Man könnte meinen, das wäre mehr als genug, um unseren Planeten zu einem riesigen, kreisenden Aschenklumpen zu machen, aber die Erde und ihre Atmosphäre bleiben dank des starken Magnetfelds des Planeten weitgehend unversehrt.

Chen und ihre Kollegen wussten, dass sie eine Erklärung für dieses Ablenkmanöver der Erde finden könnten, indem sie den Bogenschock der Erde untersuchten. Sie vermuteten von Anfang an, dass Elektronen schuld seien: Irgendwie, so die Forscher, tauschten Solarelektronen Energie gegen Wärme, als sie mit Überschallgeschwindigkeit in den Bug schockierten. Aber wie?

Das Team suchte nach Antworten in Daten, die von der Magnetospheric Multiscale (MMS) -Mission der NASA erfasst wurden, die 2015 vier identische Satelliten startete, um die Wechselwirkungen zwischen dem Magnetfeld der Erde und dem Sonnenwind zu untersuchen, an dem sie sich beim Bugstoß des Planeten treffen.

Ein Bogenschock lodert vor einem jungen Stern, der um den Orion-Nebel zappelt.

Ein Bogenschock lodert vor einem jungen Stern, der um den Orion-Nebel zappelt.

Bildnachweis: NASA und das Hubble Heritage Team STScI / AURA

Die Instrumente an Bord dieser Satelliten können alle 30 Millisekunden detaillierte Messungen einzelner Teilchen in der Nähe des Erdschocks abschießen, schreiben die Forscher. Diese Verarbeitungsgeschwindigkeit erwies sich als entscheidend bei einem ungewöhnlichen Sonnensturm, der an einem der frühen Tage der Mission an der Erde vorbeizog. Als plötzliche Sonnenstöße den Bugschock der Erde näher an die Oberfläche des Planeten drückten, erhielten die NASA-Satelliten einen genauen Einblick in den Plasmastrahl der Sonne vor, während und nach dem Zusammenstoß mit dem Bugschock.

Sobald der Strom den Bugstoß erreicht hatte, beschleunigten die darin enthaltenen Sonnenelektronen stark. Innerhalb von nur 90 Millisekunden beschleunigten die Elektronen so schnell, dass sie destabilisierten und in Stücke zerbrachen. Die Forscher raubten den Elektronen ihre Energie und verwandelten diese Energie in Wärme.

"Die extrem schnellen Messungen von MMS haben uns erlaubt, endlich den Elektronenerwärmungsprozess in der dünnen Schockschicht zu sehen", sagte der Mitautor der Studie, Thomas Moore, leitender Projektwissenschaftler am Goddard Space Flight Center der NASA, in einer Erklärung. "Dies ist bahnbrechend, weil wir jetzt den Mechanismus bei der Arbeit identifizieren können, anstatt nur dessen Folgen zu beobachten."

Wenn man genau versteht, wie der Bugschock der Erde den Planeten vor uneingeschränkter Sonneneinstrahlung schützt, könnten Wissenschaftler möglicherweise neue Wege finden, um Satelliten, Raumfahrzeuge und möglicherweise sogar zukünftige Siedlungen auf anderen Planeten zu schützen, sagten die Forscher. Aber genießen Sie jetzt den sanften Wind des Sommers - und wissen Sie irgendwo da draußen, dass das Magnetfeld der Erde Milliarden von Sonnenelektronen für Sie bricht.

Ursprünglich auf WordsSideKick.com veröffentlicht.


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