Долгое время считалось, что кольцевой ток со временем увеличивается и уменьшается, но новые наблюдения показывают, что это верно только для некоторых частиц, в то время как другие частицы присутствуют постоянно. Используя данные, собранные с помощью эксперимента по ионному составу Radiation Belt Storm Probes, или RBSPICE, на одном из зондов Ван Аллена, исследователи определили, что протоны высоких энергий в кольцевом токе изменяются совершенно иначе, чем протоны низких энергий. . Такая информация может помочь скорректировать наше понимание и модели кольцевого тока, который является ключевой частью космической среды вокруг Земли, которая может влиять на наши спутники.Результаты были опубликованы в Geophysical Research Letters. «Мы изучаем кольцевой ток, потому что, во-первых, он управляет глобальной системой электрических токов как в космосе, так и на поверхности Земли, которые во время интенсивных геомагнитных бурь могут нанести серьезный ущерб нашим технологическим системам», — сказал ведущий автор исследования Матина. Гкиулиду, космический физик из лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд. "Он также изменяет магнитное поле в околоземном космическом пространстве, которое, в свою очередь, управляет движением частиц радиационного пояса, окружающего нашу планету.
Это означает, что понимание динамики кольцевого тока действительно имеет значение, помогая нам понять, как эволюционируют радиационные пояса. также."Кольцевой ток находится на расстоянии примерно от 6 200 до 37 000 миль (от 10 000 до 60 000 км) от Земли. В начале 20 века была выдвинута гипотеза о кольцевом токе для объяснения наблюдаемого глобального уменьшения магнитного поля поверхности Земли, которое можно измерить наземными магнитометрами.
Такие изменения магнитного поля земли описываются так называемым индексом Sym-H. «Раньше состояние кольцевого тока определялось по вариациям индекса Sym-H, но, как оказалось, эти вариации отражают динамику только протонов низкой энергии», — сказал Гкиулиду. «Однако, когда мы посмотрели на данные о протонах высоких энергий, полученные с помощью прибора RBSPICE, мы увидели, что они ведут себя совершенно по-разному, и эти две группы населения рассказывают очень разные истории о кольцевом токе».Зонды Ван Аллена, запущенные в 2012 году, дают ученым первый в новейшей истории шанс непрерывно контролировать кольцевой ток с помощью инструментов, которые могут наблюдать ионы с чрезвычайно широким диапазоном энергий.
Инструмент RBSPICE собирал подробные данные обо всех типах этих энергичных ионов в течение нескольких лет. «Нам нужен был прибор, который измеряет широкий диапазон энергий частиц, переносящих кольцевой ток, внутри самого кольцевого тока в течение длительного периода времени», — сказал Гкиулиду. Для исследования группы использовался период в один год с одного из зондов.«Посмотрев на непрерывные данные об ионах за год, нам стало ясно, что даже в небуря периоды вокруг Земли существует значительный постоянный кольцевой ток, который переносится протонами высоких энергий. Во время геомагнитных бурь происходит усиление кольцевой ток возникает из-за новых протонов с низкой энергией, попадающих в околоземную область.
Таким образом, пытаться предсказать усиление кольцевого тока во время бури, игнорируя существенный ранее существовавший ток, все равно что пытаться описать слона, увидев только его ноги. , "Сказал Гкиулиду.Лаборатория прикладной физики Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, построила и эксплуатирует зонды Ван Аллена для Управления научной миссии НАСА. RBSPICE управляется Технологическим институтом Нью-Джерси в Ньюарке, штат Нью-Джерси.
Это вторая миссия в программе НАСА «Жизнь со звездой», которую осуществляет Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.