Радиоволны ускоряют электроны в магнитном поле Юпитера так же, как и на Земле, согласно новому исследованию, опубликованному на этой неделе в журнале Nature Physics. Открытие переворачивает теорию, господствовавшую не одно поколение, и имеет важное значение для защиты спутников на околоземной орбите.
Используя данные, собранные на Юпитере космическим кораблем Галилео, доктор Ричард Хорн из Британской антарктической службы (BAS) и его коллеги из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Университета Айовы обнаружили, что особый тип очень низкой частоты Радиоволна достаточно сильна, чтобы разогнать электроны до очень высоких энергий внутри магнитного поля Юпитера.
По словам ведущего автора, доктора Ричарда Хорна, «ранее мы показали, что очень низкочастотные радиоволны могут ускорять электроны в магнитном поле Земли, но теперь мы показали, что точно такая же теория работает на Юпитере, где магнитное поле в 20 000 раз сильнее земного, а состав атмосферы совсем другой. Это окончательный тест нашей теории."
На Юпитере волны питаются от энергии вулканов на спутнике Ио в сочетании с быстрым вращением планеты - раз в 10 часов. Вулканические газы ионизируются и выбрасываются с планеты под действием центробежной силы. Это материя заменяется потоком внутрь частиц, которые возбуждают волны, которые, в свою очередь, ускоряют электроны».
Понимание того, как ускоряются электроны, поможет ученым лучше прогнозировать, когда спутники могут быть повреждены заряженными частицами высокой энергии. Эти частицы окружают Землю радиационными поясами Ван Аллена и могут повреждать спутники, вызывая сбои в работе и ухудшая работу электронных компонентов. Однако количество частиц в радиационных поясах может резко меняться в течение нескольких минут, поэтому необходим более точный прогноз.
Открытие также имеет и другие научные последствия для Юпитера - оно опровергает теорию, господствовавшую более 30 лет. По словам доктора Хорна, Более 30 лет считалось, что электроны ускоряются в результате переноса к Юпитеру, но теперь мы показываем, что гирорезонансное волновое ускорение является очень важным шагом, который действует согласованно. ускоряются, переносятся ближе к планете и испускают интенсивное синхротронное излучение в межпланетное пространство. Наша теория дает недостающий шаг для объяснения этого высокоинтенсивного излучения Юпитера, впервые обнаруженного на Земле более 50 лет назад».
Статья «Гирорезонансное ускорение электронов на Юпитере» опубликована в журнале Nature Physics 9 марта 2008 года.
Справочная информация
Ускорение волны
Волны ускоряют электроны с помощью процесса, известного как гирорезонанс - процесс, при котором электроны вращаются вокруг магнитного поля Земли с той же скоростью, что и волны вращаются вокруг магнитного поля - около 3000 раз в секунду, или 3 килогерца. Было обнаружено, что волны особенно сильны за пределами орбиты спутника Юпитера Ио и известны как хоровые волны свистящей моды. Такие же волны обнаруживаются в магнитном поле Земли и измеряются учеными BAS в Антарктике.
Радиационные пояса Ван Аллена
Юпитер, как и Земля, имеет пояса энергичных заряженных частиц (электронов и ионов), которые окружают планету подобно кольцевому пончику. Они названы в честь Джеймса Ван Аллена, который обнаружил радиационные пояса Земли 50 лет назад с помощью первого американского спутника Explorer I. Пояса Юпитера также были обнаружены Ван Алленом, когда Pioneer 10 пролетал мимо планеты в 1973 году на пути к внешним планетам. Магнитное поле Юпитера заставляет частицы двигаться по спирали вдоль магнитного поля. Частицы «прыгают» между зеркальными точками в северном и южном полушариях и дрейфуют вокруг планеты.
Космический корабль Галилео
Запущенный космическим кораблем "Шаттл" в октябре 1989 года, космический корабль НАСА "Галилео" был отправлен для исследования Юпитера и его спутников и достиг планеты в декабре 1995 года. струйка информации возвращается на Землю через антенну с низким коэффициентом усиления. Тем не менее, было сделано несколько важных новых открытий о Юпитере, его спутниках, магнитном поле и частицах. В результате НАСА планирует еще одну миссию под названием «Юнона», которая будет изучать атмосферу Юпитера, излучение полярного сияния и магнитное поле. Juno должна выйти в 2011 году.