• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Forskare fördjupar förståelsen för magnetfält som omger jorden och andra planeter

    PPPL fysiker Eun-Hwa Kim. Kredit:Elle Starkman / PPPL Office of Communications

    Stora ringar av elektriskt laddade partiklar omger jorden och andra planeter. Nu, ett team av forskare har slutfört forskning om vågor som färdas genom denna magnetiska, elektriskt laddad miljö, känd som magnetosfären, fördjupad förståelse för regionen och dess interaktion med vår egen planet, och öppna upp nya sätt att studera andra planeter i galaxen.

    Forskarna, ledd av Eun-Hwa Kim, fysiker vid US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), undersökte en typ av våg som färdas genom magnetosfären. Dessa vågor, kallade elektromagnetiska joncyklotronvågor (EMIC), avslöja temperaturen och densiteten hos plasmapartiklarna i magnetosfären, bland andra kvaliteter.

    "Vågor är en slags signal från plasma, sa Kim, huvudförfattare till en artikel som rapporterade resultaten i JGR rymdfysik . "Därför, EMIC-vågorna kan användas som diagnostiska verktyg för att avslöja några av plasmans egenskaper."

    Kim och forskare från Andrews University i Michigan och Kyung Hee University i Sydkorea fokuserade sin forskning på modomvandling, det sätt på vilket vissa EMIC-vågor bildas. Under denna process, andra vågor som komprimeras längs den riktning de färdas från yttre rymden kolliderar med jordens magnetosfär och utlöser bildandet av EMIC-vågor, som sedan zoomar av i en viss vinkel och polarisation - den riktning i vilken alla ljusvågor vibrerar.

    Använda PPPL-datorer, forskarna utförde simuleringar som visade att dessa modkonverterade EMIC-vågor kan fortplanta sig genom magnetosfären längs magnetfältlinjer i en normal vinkel som är mindre än 90 grader, i förhållande till regionens gräns mot rymden. Att känna till sådana egenskaper gör det möjligt för fysiker att identifiera EMIC-vågor och samla information om magnetosfären med begränsad initial information.

    En bättre förståelse av magnetosfären kan ge detaljerad information om hur jorden och andra planeter interagerar med sin rymdmiljö. Till exempel, vågorna kan tillåta forskare att bestämma tätheten av element som helium och syre i magnetosfären, samt lära dig mer om flödet av laddade partiklar från solen som producerar norrsken.

    Dessutom, ingenjörer använder vågor som liknar EMIC-vågor för att underlätta uppvärmningen av plasma i munkformade magnetiska fusionsenheter som kallas tokamaks. Så, att studera beteendet hos vågorna i magnetosfären kan fördjupa insikten om skapandet av fusionsenergi, som sker när plasmapartiklar kolliderar för att bilda tyngre partiklar. Forskare runt om i världen försöker replikera fusion på jorden för en praktiskt taget outtömlig tillgång på kraft för att generera elektricitet.

    Kunskap om EMIC-vågor skulle därmed kunna ge breda fördelar. "Vi är verkligen ivriga att förstå magnetosfären och hur den förmedlar effekten som rymdvädret har på vår planet, ", sa Kim. "Att kunna använda EMIC-vågor som diagnostik skulle vara till stor hjälp."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com