science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Energie uit zonnewind is gunstig voor het noorden

Met behulp van informatie van ESA's Swarm-satellietconstellatie, wetenschappers hebben ontdekt hoe energie die wordt opgewekt door elektrisch geladen deeltjes in de zonnewind in de atmosfeer van de aarde stroomt - verrassend genoeg meer ervan gaat naar de magnetische noordpool dan naar de magnetische zuidpool. Krediet:ESA/Planetaire Visions

Met behulp van informatie van ESA's Swarm-satellietconstellatie, wetenschappers hebben ontdekt hoe energie die wordt opgewekt door elektrisch geladen deeltjes in de zonnewind in de atmosfeer van de aarde stroomt - verrassend genoeg meer ervan gaat naar de magnetische noordpool dan naar de magnetische zuidpool.

De zon baadt onze planeet met het licht en de warmte om het leven in stand te houden, maar het bombardeert ons ook met gevaarlijk geladen deeltjes in de zonnewind. Deze geladen deeltjes kunnen communicatienetwerken beschadigen, navigatiesystemen zoals GPS en satellieten. Zware zonnestormen kunnen zelfs stroomuitval veroorzaken, zoals de grote stroomstoring die Quebec in Canada in 1989 doormaakte.

Ons magnetische veld beschermt ons grotendeels tegen deze aanval.

Voornamelijk gegenereerd door een oceaan van oververhitte, wervelend vloeibaar ijzer dat de buitenste kern vormt, ongeveer 3000 km onder onze voeten, Het magnetisch veld van de aarde is als een enorme bel die ons beschermt tegen kosmische straling en de geladen deeltjes die worden meegevoerd door krachtige winden die aan de zwaartekracht van de zon ontsnappen en door het zonnestelsel razen.

Als een staafmagneet, Het magnetische veld van de aarde aan het oppervlak wordt bepaald door de noord- en zuidpool die losjes uitgelijnd zijn met de rotatie-as.

De aurorae bieden visuele vertoningen van de gevolgen van geladen deeltjes van de zon die interageren met het magnetische veld van de aarde.

De constante materiaalstroom - de zonnewind - intensiveert na een zonnevlam of een coronale massa-ejectie. Het magnetische veld van de aarde beschermt ons tegen schadelijke elektrisch geladen deeltjes in zonnewind, maar zorgt er ook voor dat sommige deeltjes in de ruimte worden versneld langs magnetische veldlijnen naar de magnetische polen. De aurorae bieden visuele vertoningen van deze geladen deeltjes wanneer ze de buitenste atmosfeer van de planeet raken. In plaats van een symmetrische verdeling van energie over het noordelijk en zuidelijk halfrond door het jaar heen, wetenschappers hebben gegevens van ESA's Swarm-missie gebruikt, om te ontdekken dat elektromagnetische energie bij voorkeur naar het noordelijk halfrond wordt gekanaliseerd. Krediet:ESA/Planetaire Visions

Tot nu, er werd aangenomen dat dezelfde hoeveelheid elektromagnetische energie beide hersenhelften zou bereiken. Echter, een krant, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , beschrijft hoe onderzoek onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Alberta in Canada gegevens van ESA's Swarm-missie gebruikten om te ontdekken, onverwacht, dat de elektromagnetische energie die door het ruimteweer wordt getransporteerd duidelijk de voorkeur geeft aan het noorden.

Deze nieuwe bevindingen suggereren dat naast het beschermen van de aarde tegen inkomende zonnestraling, het magnetische veld regelt ook actief hoe de energie wordt verdeeld en naar de bovenste atmosfeer wordt geleid.

De hoofdauteur van de krant, Ivan Pakhotin die dit onderzoek uitvoert als onderdeel van ESA's Living Planet Fellowship, verklaart, "Omdat de magnetische zuidpool verder weg is van de spin-as van de aarde dan de magnetische noordpool, er wordt een asymmetrie opgelegd over hoeveel energie zijn weg naar de aarde in het noorden en zuiden vindt. Er lijkt een differentiële reflectie te zijn van elektromagnetische plasmagolven, bekend als Alfven-golven.

"We weten nog niet zeker wat de effecten van deze asymmetrie kunnen zijn, maar het zou ook kunnen wijzen op een mogelijke asymmetrie in ruimteweer en misschien ook tussen de Aurora Australis in het zuiden en de Aurora Borealis in het noorden. Onze bevindingen suggereren ook dat de dynamiek van de chemie in de bovenste atmosfeer kan variëren tussen de hemisferen, vooral in tijden van sterke geomagnetische activiteit."

Swarm is ESA's eerste constellatie van aardobservatiesatellieten die zijn ontworpen om de magnetische signalen van de kern van de aarde te meten, mantel, korst, oceanen, ionosfeer en magnetosfeer, het verstrekken van gegevens waarmee wetenschappers de complexiteit van ons beschermende magnetische veld kunnen bestuderen. Krediet:ESA/AOES Medialab

Ian Mann van de Universiteit van Alberta zei:"De activiteit van de zon, zoals massale coronale ejecties, kunnen mogelijk ernstige gevolgen hebben voor onze moderne manier van leven. Daarom, het bestuderen van de onderliggende fysica van ruimteweer en de complexiteit van ons magnetische veld is erg belangrijk voor het opbouwen van systemen voor vroegtijdige waarschuwing en het ontwerpen van elektriciteitsnetten die beter bestand zijn tegen de verstoringen die de zon op ons werpt.

"We hebben het geluk dat we de drie Swarm-satellieten van ESA in een baan om de aarde hebben, het leveren van belangrijke informatie die niet alleen van vitaal belang is voor ons wetenschappelijk onderzoek, maar kan ook leiden tot zeer praktische oplossingen voor ons dagelijks leven."

In een baan sinds 2013 de drie identieke zwermsatellieten geven niet alleen informatie terug over hoe ons magnetisch veld ons beschermt tegen de gevaarlijke deeltjes in zonnewind, maar over hoe het veld wordt gegenereerd, hoe het varieert en hoe de positie van het magnetische noorden verandert.