Powiązania pogody kosmicznej z plazmosferą
Zewnętrzny pas Van Allena jest znacznie bardziej dynamiczny niż pas wewnętrzny. Jest on bardzo podatny na oddziaływanie burz słonecznych, które mają wpływ na ziemską magnetosferę. W takich sytuacjach gęstość wysokoenergetycznych elektronów i protonów może zmieniać się o kilka rzędów wielkości. Podczas burzy geomagnetycznej zasoby kosmiczne, takie jak satelity, są zagrożone. Pasy radiacji pokrywają się z plazmosferą — regionem w kształcie obwarzanka złożonym z cząstek niskoenergetycznych, który obraca się wraz z Ziemią. Naukowcy, których prace są finansowane ze środków UE, zainicjowali projekt PLASMON (A new, ground based data-assimilative modeling of Earth's plasmasphere - A critical contribution to radiation belt modeling for space weather purposes) w celu wyjaśnienia roli plazmosfery w dynamice pasów radiacji. Plazmosfera determinuje wzrost i rozprzestrzenianie się fal plazmowych, które powodują pobudzanie pasów radiacji i utratę cząstek poprzez wzajemne oddziaływanie fal i cząstek. Naukowcy z zespołu projektu PLASMON podjęli próbę ustalenia i monitorowania sposobu, w jaki te dwie grupy cząstek oddziałują na siebie — w tym celu zastosowali pomiary przy użyciu magnetometrów naziemnych. Wzmocniono i rozszerzono sieć automatycznego detektora i analizatora fal typu whistler (AWDANet) o możliwości inwersji fal typu whistler, dzięki czemu można obecnie określić plazmosferyczne gęstości elektronów w czasie quazi-rzeczywistym. Ponadto rozbudowano istniejące sieci magnetometryczne MM100 i SEGMA o nowe stacje w Chorwacji, na Litwie, w Namibii, w Polsce i na Słowacji, aby utworzyć europejską sieć magnetometryczną (EMMA), która umożliwia określanie gęstości masy plazmy na podstawie rezonansu linii pola. W tym samym czasie w różnych lokalizacjach zebrano bardzo precyzyjne, uzupełniające dane, które pomogły wykazać zmiany gęstości w plazmosferze. Jednak pomiary obejmowały tylko część plazmosfery. Naukowcy z zespołu projektowego PLASMON musieli utworzyć globalną mapę gęstości plazmy w czasie i przestrzeni, aby określić wpływ wzajemnego oddziaływania cząstek i fal na dynamikę pasów radiacji. Dane następnie wykorzystano do utworzenia numerycznego modelu plazmosfery z zaawansowanymi systemami asymilacji danych. Ten model plazmosfery oparty na prawach fizyki, stale zasilany nowymi pomiarami, wykorzystano do identyfikacji wewnętrznych lub zewnętrznych struktur plasmopauzy, które są prawdopodobnie przyczyną zwiększonych strat elektronowych. Naukowcy z zespołu projektu PLASMON monitorowali relatywistyczne wytrącenie elektronów w okresach dużej aktywności geomagnetycznej na podstawie zakłóceń wojskowych nadajników fal o bardzo niskiej częstotliwości. Obecność pasów radiacji jest kluczowym czynnikiem branym pod uwagę przy projektowaniu i eksploatacji statków kosmicznych w niskiej orbicie okołoziemskiej, a także stanowi naturalne zagrożenie dla astronautów. Dokładne prognozy dynamiki pasów były jednym z głównych celów projektu PLASMON, a cel ten został osiągnięty dzięki lepszemu zrozumieniu rządzących nimi praw fizyki.
Słowa kluczowe
Pogoda kosmiczna, plazmosfera, pasy radiacji Van Allena, fale typu whistler, rezonans linii pola, asymilacja danych, nadajnik fal o bardzo niskiej częstotliwości, aktywność geomagnetyczna