科学者たちは、地球のプラズマ圏で波の「歌う」ことを聞いたことがあります

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ビデオ: 科学者が地球の核にある謎の層を発見? 2022, 12月
科学者たちは、地球のプラズマ圏で波の「歌う」ことを聞いたことがあります
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Anonim
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地球の磁気圏におけるさまざまな種類のプラズマ波。プラズマ圏は黄色とオレンジ色で示されています-「ホイッスル」波と「プラズマ圏ヒス」の伝播領域、「コーラス」波の伝播領域は緑色で強調表示されています。

NASAの研究者は、地球の放射線帯を研究するために設計された宇宙船である2つのヴァンアレンプローブに取り付けられた電場と磁場のパラメータを測定するためのデバイスを使用して、プラズマ波の「音」を記録しました。 EMFISISセンサーは、プローブを取り巻く電界と磁界の変化を記録しました。その後、科学者たちは記録された電磁波の周波数を人間が知覚できる範囲に「シフト」させ、プラズマ波の「歌」を聞く機会を与えてくれました。研究結果は、NASAのウェブサイトのプレスリリースで報告されています。

私たちの惑星は、プラズマ圏と呼ばれる高密度の冷たいプラズマの層に囲まれています。プラズマ圏の下部境界は、地球の表面から約1000キロメートルの距離にあり、上部の境界は、地球半径3〜7の距離で地球から取り除かれています。プラズマ圏は陽子電子プラズマで満たされています。陽子電子プラズマは、惑星の磁場によって保持され、共回転電場(回転する磁石(この場合は地球)によって生成される電場)の影響下で回転します。

希薄プラズマの領域は、プラズマ圏の外側から始まります。電場と磁場の影響下で、プラズマを構成する荷電粒子は複雑な振動運動を実行し始めます。電磁波の伝播によって引き起こされるこのような荷電粒子の振動は、プラズマ波と呼ばれます。いくつかの異なるタイプのプラズマ波が地球近傍空間を伝播する可能性があり、それぞれのタイプの波は異なって聞こえます。

「ホイッスル」波は、落雷時に発生する可能性があります。このようにして生成された波の一部は大気を離れ、惑星の磁場の線に沿って伝播し始めます。雷によって生成される波は、周波数が特定の範囲にある多くの波で構成されています。さらに、より高い周波数の波は、より低い周波数の波よりも速く伝わります。このように、特徴的な「笛」が発生し、それが波がその名前を得た理由です。

異なるパラメータを持つプラズマでは、波は異なる方法で「笛を吹く」ことに注意する必要があります。さらに、それらは同じ方向に伝播し、同じ電磁特性を持つことができます。ただし、プラズマ圏を伝播する波の「歌声」は、プラズマ圏外を伝播する波によって放出される音とは異なります。上記の録音では、プラズマ圏の波の「笛」が聞こえます。

プラズマ圏の外、希薄で比較的高温のプラズマで満たされた空間では、波によって生成される音は、笛というよりも鳥の群れのさえずりのようです。このため、このタイプの波は「合唱」波と呼ばれています。

「鳥の合唱」を聞く理由は、電子と高温プラズマを構成する粒子との相互作用です。磁力線を切断または再接続した結果として地球の影側に放出された電子は、比較的低いエネルギーを持っています。冷たい電子とプラズマ粒子との相互作用は、プラズマ粒子によるエネルギーの損失と「合唱」波の成長する音の出現につながります。

最後の録音では、プラズマ圏を伝播する2番目のタイプのプラズマ波の音を聞くことができます。これらの波は、電波干渉に似ているため、「プラズマ圏ヒス」と呼ばれます。科学者たちは、「プラズマ圏ヒス」の起源の理由についてまだコンセンサスを持っていません。一部の物理学者は、落雷時に「ヒスノイズ」波と「ホイッスル」波が発生する可能性があると考えています。 「コーラス」波がプラズマ圏に浸透すると「ヒス」が発生すると考える人もいます。

「合唱」波と「ヒスノイズ」波は、太陽風の粒子が惑星の磁場によって保持される空間のリング領域であるヴァンアレン放射帯を含む、地球近傍空間の重要な部分の特徴です。

プラズマ波の「声」を記録したヴァンアレンプローブは、地球の磁気圏におけるプラズマのダイナミクスを研究するように設計されています。これらの研究は、地球のプラズマ環境に関する知識を拡大するという観点からだけでなく重要です。荷電粒子の流れとの相互作用は、通信の中断や宇宙船に搭載された電子機器の故障につながる可能性があります。私たちの惑星の周りの空間を満たすプラズマの振る舞いを理解することは、「宇宙天気」をより正確に予測し、これらの望ましくない影響を回避するのに役立ちます。

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