Čtyři satelity NASA z mise MMS zaznamenaly nečekané magnetické „zpětné rázy“ v zemské magnetosféře. Tento objev může přepsat naše chápání vesmírného počasí i způsob, jakým magnetické pole Země komunikuje se slunečním větrem – a tím ovlivňuje technologie i bezpečnost naší civilizace.
Mise NASA Magnetospheric Multiscale Mission (MMS), kterou tvoří čtyři identické družice letící ve formaci několik tisíc kilometrů nad Zemí, zjistila magnetické anomálie v zemské magnetosféře. Tento bezprecedentní objev v oblasti vesmírné fyziky by mohl změnit způsob, jakým chápeme interakce mezi naší planetou a Sluncem.
MMS od svého startu v březnu 2015 pozoruje interakci mezi slunečním větrem a magnetickým polem Země a věnuje zvláštní pozornost magnetické rekonexi, jevu, při kterém se magnetické siločáry náhle přerušují a reorganizují, přičemž se uvolňuje obrovské množství energie. Tato interakce je zodpovědná za jevy, jako jsou polární záře a geomagnetické bouře, které mohou ovlivňovat družice, komunikace a energetické sítě.
Identifikace magnetických anomálií v okolí Země
Mise MMS (Magnetospheric Multiscale Mission) zkoumá, jak se magnetická pole Slunce a Země spojují a rozpojují a přenášejí energii z jednoho pole do druhého prostřednictvím procesu známého jako magnetická rekonexe. Tento jev ovlivňuje moderní technologické systémy, jako jsou telekomunikační sítě, navigace GPS a energetické sítě. MMS využívá čtyři identické kosmické sondy vybavené přístroji k měření plazmatu, polí a částic na oběžných drahách v blízkosti rovníku, kde k takovým rekonexím často dochází.
Čtyři družice létají ve tvaru pyramidy, což umožňuje pozorovat trojrozměrnou strukturu magnetické rekonexe a určit, zda k ní dochází na izolovaném místě, v celé oblasti nebo se pohybuje prostorem. Její senzory měří rychlost nabitých částic a také elektrické a magnetické pole s milisekundovým časovým rozlišením a bezprecedentní přesností, uvádí NASA.
Nejnovější analýza dat shromážděných čtyřmi družicemi odhalila magnetický zpětný ráz. Tyto útvary, nazývané také switchbacks, jsou vlny v magnetickém poli, které se na okamžik ohnou a poté se vrátí do původní polohy, přičemž zanechávají charakteristický klikatý vzor. Podle vědců E. O. McDougalla a M. R. Argalla, autorů studie publikované v časopise Journal of Geophysical Research: Space Physics, vznikají tyto switchbacky, když se magnetické siločáry slunečního větru znovu spojí s magnetickými siločárami Země, náhle uvolní energii a dočasně změní konfiguraci okolních magnetických polí.
Toto zjištění umožňuje studovat procesy, které bylo dříve možné pozorovat pouze nepřímo nebo pomocí mnohem nebezpečnějších misí. Sluneční koróna, kde podobné jevy vznikají, je mimořádně nehostinná: teploty zde přesahují milion stupňů Celsia a záření je intenzivní.
Důsledky pro kosmické počasí
Objev magnetických odskoků v zemské magnetosféře má přímé důsledky pro kosmické počasí. Tyto struktury mohou přispívat ke vzniku geomagnetických bouří, poruch, které ovlivňují technologické systémy na Zemi. Když tyto bouře dosáhnou povrchu, mohou vyvolat proudy v elektrických sítích, ovlivnit telekomunikační a navigační družice a narušit komunikaci s letadly a kosmickými loděmi. Tento typ výzkumu navíc přispívá k vývoji přesnějších modelů kosmického počasí.
Geomagnetické bouře jsou jevy, které mohou mít ničivé účinky na technologickou infrastrukturu Země. Významným příkladem je Carringtonova bouře z roku 1859, nejsilnější zaznamenaná sluneční bouře, která způsobila poruchy v tehdejších telegrafních systémech. V moderním světě by bouře takového rozsahu mohla způsobit rozsáhlé výpadky proudu a dlouhodobé poškození satelitů a rozvodných sítí.
Budoucnost výzkumu
Objev magnetických anomálií na Zemi otevírá nové směry výzkumu v oblasti vesmírné fyziky. Jedním z nich je studium toho, jak tyto struktury ovlivňují přenos energie slunečního větru na Zemi a jak ovlivňují stabilitu magnetosféry. Dalším je pochopení jejich role při generování elektromagnetických vln a poruch v ionosféře, které přímo ovlivňují šíření rádiových signálů a komunikační systémy.
V době, kdy je lidstvo stále více závislé na vesmírných technologiích, je pochopení fungování našeho magnetického štítu a jeho interakce se slunečním větrem důležitější než kdy dříve a magnetické zpětné vazby jsou jen jedním z příkladů záhad, které stále obklopují naši planetu. S každým novým objevem jsme o krok blíže k pochopení toho, jak fungují magnetická pole, která chrání náš život na Zemi.
„Hlavním cílem mise MMS je měření plazmatu, elektrických a magnetických polí v difúzních oblastech zemské magnetosféry, aby bylo možné odpovědět na základní otázky týkající se magnetické rekonexe. Mezi ně patří, kdy a jak rekonexe začíná, jaká je struktura difúzní oblasti, jakou roli hrají elektrony a jaký vliv má na tento proces turbulence a jak jsou částice urychlovány na vysoké energie. Difuzní oblast elektronů je malá a rychlá, takže MMS využívá tetraedrickou formaci čtyř identických satelitů, aby s maximálním časovým a prostorovým rozlišením zachytil jevy, které v ní probíhají. Díky těmto pozorováním bude poprvé možné předpovědět rychlost a proměnlivost magnetické rekonexe a pochopit, jak se energie uložená v magnetických polích uvolňuje do plazmatu,“ uzavírá NASA.
Mise MMS navíc přispívá i k bezpečnosti vesmírných letů s lidskou posádkou. Díky lepšímu pochopení procesů magnetické rekonexe lze vyvinout lepší strategie ochrany astronautů před kosmickou radiací a zajistit optimální fungování kosmických lodí na oběžné dráze.
S pokračujícím vývojem technologií a rostoucí závislostí na kosmických systémech je výzkum kosmického počasí a pochopení magnetických jevů pro moderní společnost stále důležitější.