جواد گنجعلی
حیات روزانه ما درچیزی پیدا می شود که فیزیکدانان آن را محیط خنثی الکتریکی نامیدند.آنسوی جو محافظت کننده زمین،ذرات باردار بر فضای بین سیاره ای تسلط دارند،در واقع 99 در صد از جهان از این گاز ساخته شده است که به پلاسما شناخته می شود.
دو غول بزرگ از ذرات باردار یعنی گازهای پلاسمایی که زمین را احاطه کرده اند در منطقه ای معروف به نام کمربندهای تابشی وان آلن به دام افتاده اند.این کمربند ها که نزدیک زمین هستند،بین ماهواره های زمین آهنگ و ماهواره های مدارهای پایین تر(LEO) قرار دارند.
ماموریت جدید ناسا که کاوش های طوفان کمربند های تابشی(RBSP) نامیده شده است،طبق برنامه زمان بندی شده در 23 آگوست 2012 یعنی پنج شنبه 2 شهریورماه 1391پرتاب خواهد شد.این ماموریت درک ما را ازاینکه چه چیزی باعث حرکت پلاسمادر داخل و خارج کمربند ها می شود ،بهبود خواهد بخشید.
دیوید سایبک دانشمند مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا و دانشمند RBSP می گوید:"ما کمربند های تابشی را در مشاهدات اولین فضاپیما یعنی اکسپلورریک درسال 1958 کشف کردیم.به تصویر کشیدن این کمربند های پر شده از ذرات خطرناک یک موفقیت بزرگ در آغاز عصر فضا بود".
کمربند تابشی داخلی غالبا پایدار باقی می ماند اما تعدادی از این ذرات در نواحی خارجی می توانند 100 بار یا بیشتر از آن متورم شوند که به آسانی ماهواره های مخابراتی و ابزارهای تحقیقاتی در مدار زمین را در بر بگیرند.این تصورات متکی بر اطلاعاتی از ماموریت sampex می باشد که در ذرات کمربند های تابشی در طول یک طوفان خورشیدی در مهر ماه 1382 بدست آمده بود.
پلاسماهای بیقرار با حرکات خود کامل می شوند.آنها عموما در امتداد یک ساختار اسکلتی ایجاد شده از خطوط میدان مغناطیسی نامرئی جریان پیدا می کنند در حالیکه به طورهمزمان با حرکت آنها میدان های مغناطیسی بیشتری پدیدار می گردند.
برای تمایز بین چندی از نظریاتی که در طی سال ها،با موضوع "حرکت پلاسما در نزدیک زمین" توسعه داده شده بودند،دانشمندان RBSP مجموعه ای از ابزارها را برای پاسخ به 3 سوال اساسی طراحی کردند.سوالاتی همچون ذرات و انرژی اضافی از کجا می آیند؟آنها در کجا ناپدید می شوند؟و اینکه چطور این تغییرات بر آرامش محیط مغناطیسی زمین یعنی مگنتوسفر تاثیر می گذارد؟علاوه براستفاده طیف گسترده ابزارها در ماموریت RBSP،از دو فضاپیما به منظور به دست آوردن نقشه های بهتری از ابعاد فضایی استفاده خواهد شد.
معاون پروژه RBSP در گودارد ناسا می گوید:ما اطلاع از نمونه هایی داریم که ذرات وارد شونده از طرف خورشید می تواند دلیلی بر تورم دو کمربند باشد به گونه ای که آن دو کمربند می توانند بر اثر این تورم با یکدیگرادغام شده و به شکل یک کمربند در آیند.نمونه های دیگری از طوفان های خورشیدی وجود دارد که بر همه کمربند ها تاثیری نداشته است و حتی موجب منقبض شدن کمربندها شده است.
دو نظریه اساسی درمورد اینکه چگونه این ذرات انرژی بدست می آورند وجود دارد:از نقل و انتقالات شعاعی یا در همان مکان.قوانین فیزیک بر این مطلب تاکید دارند که انرژی این ذرات ارتباط با قدرت میدان مغناطیسی دارند از انجائیکه وقتی این ذرات به سمت زمین حرکت می کنند انرژی شان افزایش پیدا می کند.
برای دانسته شدن اینکه چطورذرات کمربندها را ترک می کنند دانشمندان باردیگر بر دو احتمال اساسی موافقت بیشتری دارند،یا اینکه ذرات به سمت بالا حرکت می کنند یا به سمت پایین.شاید آنها به طرف پایین میدان مغناطیسی زمین سفر می کنند،از خارج کمربندها به یونیسفر.جایی که آنها در قسمتی از سیستم مغناطیسی زمین با پتانسیل برگشت به کمربندها در چند مکان ماندگارمی شوند.یا اینکه آنها به بالا و خارج برای ترک همیشگی مگنتوسفرمنتقل و وارد فضای بین سیاره ای می شوند.
RBSP انبوهی از ذرات مختلف از جمله هیدروژن،هلیوم،اکسیژن وهمچنین میدان های مغناطیسی و الکتریکی سراسراین کمربند ها را انداره گیری خواهد کرد.همچنین طیف گسترده ای ازانرژی سردترین ذرات در لایه یونیسفر،از جمله ذرات پر انرژی تا ذرات خطرناک راهم اندازه گیری خواهد کرد .اطلاعات در مورد اینکه چطور کمربندهای تابشی متورم و منقبض می شوند کمک فوق العاده ای در بهبود مدل تمام شده مگنتوسفر زمین خواهد داشت.
سایبک می گوید:"ذرات کمربندهای تابشی می توانند در فضاپیماها نفوذ کرده و باعث مختل کردن قطعات الکترونیکی و آشفتگی حافظه کامپیوتر ها شود.این ذرات همچنین برای سفر فضانوردان از این منطقه خطرناک خواهد بود.در حقیقت ما نیاز به مدل هاییداریم تا وقایع خطرناک کمربند ها را پیش بینی کند".
فضاپیمای دوقلوی RBSP توسط آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز(APL)ساخته شده است و مدیریت آن با مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا می باشد.
کمربندهای وان آلن
زمین را علاوه بر میدان مغناطیسی،دوکمربند از ذرات باردار پرانرژی احاطه کرده است.این کمربند ها بیشتر متشکل از پروتون ها و الکترون های پرانرژی ای است که درمیدان مغناطیسی زمین به دام افتاده اند.این کمربندها که به اسم فیزیکدان آمریکایی جیمزآ.وان آلن نامیده شده است،در ضمن یکی از برنامه های تحقیقاتی ماهواره اکسپلورر یک در 1958 کشف شد و سپس با اطلاعاتی که پایونیر 3 در 1959 به دست آورد مورد تایید قرار گرفت.کمربند ها به شکل چنبره اند.کمربند داخلی به فاصله 3200 کیلومتری و کمربند بیرونی در 16000 کیلومتری سطح زمین قرار دارد.پروتون ها والکترون های به دام افتاده، مسیری مارپیچی را به دور خطوط نیروی مغناطیسی زمین می پیمایند و در چند روز یا چند هفته ای که در دام اند،میان دو کره رد و بدل می شوند
حیات روزانه ما درچیزی پیدا می شود که فیزیکدانان آن را محیط خنثی الکتریکی نامیدند.آنسوی جو محافظت کننده زمین،ذرات باردار بر فضای بین سیاره ای تسلط دارند،در واقع 99 در صد از جهان از این گاز ساخته شده است که به پلاسما شناخته می شود.
دو غول بزرگ از ذرات باردار یعنی گازهای پلاسمایی که زمین را احاطه کرده اند در منطقه ای معروف به نام کمربندهای تابشی وان آلن به دام افتاده اند.این کمربند ها که نزدیک زمین هستند،بین ماهواره های زمین آهنگ و ماهواره های مدارهای پایین تر(LEO) قرار دارند.
ماموریت جدید ناسا که کاوش های طوفان کمربند های تابشی(RBSP) نامیده شده است،طبق برنامه زمان بندی شده در 23 آگوست 2012 یعنی پنج شنبه 2 شهریورماه 1391پرتاب خواهد شد.این ماموریت درک ما را ازاینکه چه چیزی باعث حرکت پلاسمادر داخل و خارج کمربند ها می شود ،بهبود خواهد بخشید.
دیوید سایبک دانشمند مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا و دانشمند RBSP می گوید:"ما کمربند های تابشی را در مشاهدات اولین فضاپیما یعنی اکسپلورریک درسال 1958 کشف کردیم.به تصویر کشیدن این کمربند های پر شده از ذرات خطرناک یک موفقیت بزرگ در آغاز عصر فضا بود".
کمربند تابشی داخلی غالبا پایدار باقی می ماند اما تعدادی از این ذرات در نواحی خارجی می توانند 100 بار یا بیشتر از آن متورم شوند که به آسانی ماهواره های مخابراتی و ابزارهای تحقیقاتی در مدار زمین را در بر بگیرند.این تصورات متکی بر اطلاعاتی از ماموریت sampex می باشد که در ذرات کمربند های تابشی در طول یک طوفان خورشیدی در مهر ماه 1382 بدست آمده بود.
پلاسماهای بیقرار با حرکات خود کامل می شوند.آنها عموما در امتداد یک ساختار اسکلتی ایجاد شده از خطوط میدان مغناطیسی نامرئی جریان پیدا می کنند در حالیکه به طورهمزمان با حرکت آنها میدان های مغناطیسی بیشتری پدیدار می گردند.
برای تمایز بین چندی از نظریاتی که در طی سال ها،با موضوع "حرکت پلاسما در نزدیک زمین" توسعه داده شده بودند،دانشمندان RBSP مجموعه ای از ابزارها را برای پاسخ به 3 سوال اساسی طراحی کردند.سوالاتی همچون ذرات و انرژی اضافی از کجا می آیند؟آنها در کجا ناپدید می شوند؟و اینکه چطور این تغییرات بر آرامش محیط مغناطیسی زمین یعنی مگنتوسفر تاثیر می گذارد؟علاوه براستفاده طیف گسترده ابزارها در ماموریت RBSP،از دو فضاپیما به منظور به دست آوردن نقشه های بهتری از ابعاد فضایی استفاده خواهد شد.
معاون پروژه RBSP در گودارد ناسا می گوید:ما اطلاع از نمونه هایی داریم که ذرات وارد شونده از طرف خورشید می تواند دلیلی بر تورم دو کمربند باشد به گونه ای که آن دو کمربند می توانند بر اثر این تورم با یکدیگرادغام شده و به شکل یک کمربند در آیند.نمونه های دیگری از طوفان های خورشیدی وجود دارد که بر همه کمربند ها تاثیری نداشته است و حتی موجب منقبض شدن کمربندها شده است.
دو نظریه اساسی درمورد اینکه چگونه این ذرات انرژی بدست می آورند وجود دارد:از نقل و انتقالات شعاعی یا در همان مکان.قوانین فیزیک بر این مطلب تاکید دارند که انرژی این ذرات ارتباط با قدرت میدان مغناطیسی دارند از انجائیکه وقتی این ذرات به سمت زمین حرکت می کنند انرژی شان افزایش پیدا می کند.
برای دانسته شدن اینکه چطورذرات کمربندها را ترک می کنند دانشمندان باردیگر بر دو احتمال اساسی موافقت بیشتری دارند،یا اینکه ذرات به سمت بالا حرکت می کنند یا به سمت پایین.شاید آنها به طرف پایین میدان مغناطیسی زمین سفر می کنند،از خارج کمربندها به یونیسفر.جایی که آنها در قسمتی از سیستم مغناطیسی زمین با پتانسیل برگشت به کمربندها در چند مکان ماندگارمی شوند.یا اینکه آنها به بالا و خارج برای ترک همیشگی مگنتوسفرمنتقل و وارد فضای بین سیاره ای می شوند.
RBSP انبوهی از ذرات مختلف از جمله هیدروژن،هلیوم،اکسیژن وهمچنین میدان های مغناطیسی و الکتریکی سراسراین کمربند ها را انداره گیری خواهد کرد.همچنین طیف گسترده ای ازانرژی سردترین ذرات در لایه یونیسفر،از جمله ذرات پر انرژی تا ذرات خطرناک راهم اندازه گیری خواهد کرد .اطلاعات در مورد اینکه چطور کمربندهای تابشی متورم و منقبض می شوند کمک فوق العاده ای در بهبود مدل تمام شده مگنتوسفر زمین خواهد داشت.
سایبک می گوید:"ذرات کمربندهای تابشی می توانند در فضاپیماها نفوذ کرده و باعث مختل کردن قطعات الکترونیکی و آشفتگی حافظه کامپیوتر ها شود.این ذرات همچنین برای سفر فضانوردان از این منطقه خطرناک خواهد بود.در حقیقت ما نیاز به مدل هاییداریم تا وقایع خطرناک کمربند ها را پیش بینی کند".
فضاپیمای دوقلوی RBSP توسط آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز(APL)ساخته شده است و مدیریت آن با مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا می باشد.
کمربندهای وان آلن
زمین را علاوه بر میدان مغناطیسی،دوکمربند از ذرات باردار پرانرژی احاطه کرده است.این کمربند ها بیشتر متشکل از پروتون ها و الکترون های پرانرژی ای است که درمیدان مغناطیسی زمین به دام افتاده اند.این کمربندها که به اسم فیزیکدان آمریکایی جیمزآ.وان آلن نامیده شده است،در ضمن یکی از برنامه های تحقیقاتی ماهواره اکسپلورر یک در 1958 کشف شد و سپس با اطلاعاتی که پایونیر 3 در 1959 به دست آورد مورد تایید قرار گرفت.کمربند ها به شکل چنبره اند.کمربند داخلی به فاصله 3200 کیلومتری و کمربند بیرونی در 16000 کیلومتری سطح زمین قرار دارد.پروتون ها والکترون های به دام افتاده، مسیری مارپیچی را به دور خطوط نیروی مغناطیسی زمین می پیمایند و در چند روز یا چند هفته ای که در دام اند،میان دو کره رد و بدل می شوند