Kesan seniman tentang turbulensi mikro yang dilihat oleh Cluster. Kredit gambar: ESA Klik untuk memperbesar
Berkat pengukuran oleh misi Cluster ESA, sebuah tim ilmuwan Eropa telah mengidentifikasi "mikro" -korteks di magnetosfer Bumi.
Turbulensi vortex skala kecil seperti itu, yang keberadaannya diprediksi melalui model matematika, belum pernah diamati sebelumnya di ruang angkasa. Hasilnya tidak hanya relevan untuk fisika luar angkasa, tetapi juga untuk aplikasi lain seperti penelitian tentang fusi nuklir.
Pada tanggal 9 Maret 2002, keempat satelit Cluster, yang terbang dalam formasi tetrahedral pada jarak 100 kilometer dari satu sama lain, sedang melintasi puncak utara magnetik? ketika mereka membuat penemuan mereka. Puncak magnetik adalah daerah di atas kutub magnet tempat garis medan magnet di sekitar Bumi membentuk corong magnet.
Kutub magnet adalah dua daerah penting di magnetosfer Bumi di mana? Angin matahari? - Aliran konstan partikel bermuatan yang dihasilkan oleh Matahari yang melintasi seluruh Tata Surya - dapat langsung mengakses lapisan atas atmosfer Bumi (ionosfer).
Sejumlah besar plasma (gas partikel bermuatan) dan energi diangkut melalui ini dan lainnya? Dapat diakses? daerah, untuk menembus magnetosfer - perisai pelindung alami Bumi. Hanya kurang dari satu persen dari semua energi yang dibawa oleh angin matahari dan mengenai magnetosfer Bumi sebenarnya berhasil menyelinap, tetapi masih dapat memiliki dampak yang signifikan pada sistem bumi, seperti jaringan telekomunikasi dan saluran listrik.
Materi matahari yang menyelinap menghasilkan turbulensi dalam plasma yang mengelilingi Bumi, mirip dengan yang ada dalam cairan tetapi dengan kekuatan yang lebih kompleks. Turbulensi seperti ini dihasilkan misalnya di bidang transisi antara lapisan plasma dengan kepadatan dan suhu yang berbeda, tetapi mekanisme pembentukannya belum sepenuhnya jelas.
Turbulensi ada pada skala yang berbeda, dari beberapa ribu hingga beberapa kilometer. Dengan in situ? Multi-point? pengukuran, empat satelit Cluster melaporkan pada tahun 2004 keberadaan turbulensi skala besar - vortisitas hingga 40.000 kilometer lebar, di sayap? magnetopause? (lapisan batas yang memisahkan magnetosfer dari ruang bebas). Penemuan baru dari "mikro" turbulensi, dengan vortisitas hanya 100 kilometer, adalah yang pertama dalam studi plasma di sekitar Bumi.
Cluster: alat diagnostik yang belum pernah terjadi sebelumnya
Penemuan semacam itu sangat relevan. Sebagai contoh, ini memungkinkan para ilmuwan untuk mulai menghubungkan turbulensi skala kecil dan besar, dan mulai mempertanyakan bagaimana itu sebenarnya terbentuk dan apa hubungannya. Misalnya, apa mekanisme dasar yang mendorong dan membentuk turbulensi? Berapa kontribusi vortisitas pada pengangkutan massa dan energi melalui lapisan batas? Apakah vortisitas kecil diperlukan untuk menghasilkan yang besar? Atau, di sisi lain, apakah vortisitas besar menghilangkan energinya dan menciptakan kaskade yang lebih kecil?
Dalam mencoba menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, Cluster adalah alat diagnostik yang belum pernah ada sebelumnya untuk peta tiga dimensi pertama dari lingkungan dekat-Bumi, kekhasannya diberikan oleh pengamatan multi-pesawat ruang angkasa secara simultan. Cluster sedang merevolusi pemahaman kita tentang cara dan mekanisme dimana aktivitas matahari mempengaruhi Bumi.
Selain itu, studi Cluster tentang turbulensi dalam plasma Bumi, dengan dinamika dan energi yang terlibat, berkontribusi pada kemajuan teori-teori fundamental tentang plasma. Ini tidak hanya penting dalam astrofisika, tetapi juga sejauh pemahaman dan penanganan plasma di laboratorium, mengingat tingginya energi yang terlibat. Ini sangat relevan untuk penelitian tentang fusi nuklir.
Sebagai contoh, data Cluster melengkapi penelitian tentang fisika plasma dalam proyek ITER internasional, sebuah langkah eksperimental yang melibatkan beberapa lembaga penelitian di seluruh dunia untuk pembangkit listrik penghasil listrik besok. Dalam hal ini, dengan menyelidiki magnetosfer, Cluster memiliki akses gratis ke satu-satunya laboratorium alami yang terbuka? untuk studi fisika plasma.
Sumber Asli: ESA Portal
