Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

W atmosferze Ziemi po raz pierwszy zaobserwowano kosmiczny huragan i deszcz elektronów

Recommended Posts

Po raz pierwszy w górnych warstwach ziemskiej atmosfery zaobserwowano kosmiczny huragan wraz z elektronowym deszczem. Odkrywcy tego zjawiska mówią, że biorąc pod uwagę warunki odnośnie plazmy i pól magnetycznych, wymaganych do pojawienia się tego zjawiska, takie burze powinny być codziennością na Ziemi.

W niższych warstwach atmosfery mamy do czynienia ze znanymi wszystkim huraganami. Formują się one nad zbiornikami wodnymi o wysokiej temperaturze. Gdy ogrzane przez nie wilgotne powietrze unosi się do góry, tworzy się obszar niskiego ciśnienia, który zasysa otaczające go powietrze, tworząc silne wiatry i powodując pojawienie się chmur, co prowadzi do dużych opadów. W wyniku działania siły Coriolisa powietrze wewnątrz huraganu porusza się po okręgu.

Huragany wykryto również w dolnych warstwach atmosfery Marsa, Jowisz i Saturna, a powierzchni Słońca zaobserwowano tzw. „słoneczne tornada”. Dotychczas jednak nie obserwowano wirujących mas w górnej atmosferze planet.

Wspomniany na początku kosmiczny huragan został zarejestrowany nad Biegunem Północnym przez cztery satelity działające w ramach US Defense Meteorological Satellite Program. Zauważono go w jonosferze, kilkaset kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Huragan miał miejsce w sierpniu 2014 roku, ale odkryto go dopiero teraz, podczas retrospektywnej analizy danych prowadzonej pod kierunkiem naukowców z chińskiego Uniwersytetu Shandong.

Dzięki narzędziom do trójwymiarowego modelowania magnetosfery uczeni stworzyli model 3D tego zjawiska. Okazało się, że był to tunel o szerokości 1000 kilometrów, który został stworzony przez wirującą plazmę. Obracała się ona w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, składała się z wielu spiralnych ramion i cichego centrum. Burza trwała przez około 8 godzin i stopniowo zanikła.

Dotychczas w ogóle nie byliśmy pewni, czy kosmiczne huragany plazmowe w ogóle istnieją. Dokonanie tej obserwacji to coś niesamowitego. Burze tropikalne związane są z istnieniem olbrzymiej ilości energii, więc takie huragany kosmiczne muszą powstawać w wyniku szybkiego transferu dużych ilości energii wiatru słonecznego i naładowanych cząstek w górnych warstwach atmosfery Ziemi, mówi współautor badań, Mike Lockwood z University of Reading.

Naukowcy sądzą, że kosmiczny huragan powstaje w wyniku interakcji pomiędzy wiatrem słonecznym a ziemskim polem magnetycznym. Zwracają uwagę na fakt, że zarejestrowany huragan miał miejsce podczas niskiej aktywności Słońca i niskiej aktywności geomagnetycznej, gdy międzyplanetarne pola magnetyczne były zwrócone na północ. To zaś sugeruje, że tego typu huragany mogą być częstym zjawiskiem w atmosferze Ziemi i innych planet.

John Coxon, fizyk z University of Southampton, który nie brał udziału w opisywanych tutaj badaniach, przypomina, że naziemne radary są w stanie mierzyć prędkość plazmy. Interesującym byłoby sprawdzenie, czy takie radary są w stanie zarejestrować duży wir, o jakim donoszą autorzy badań, a jeśli nie, to dlaczego, mówi Coxon.

Od pewnego czasu wiemy, że interesujące magnetyczne interakcje, takie jak opisane w tych badaniach, mają miejsce, gdy międzyplanetarne pola magnetyczne są zwrócone na północ. Jednak zwykle nikt się tym nie zajmuje, bo jest to uważane za mało ważne, stwierdza Maria-Theresia Walach z Lancaster University. Badania te to bardzo ładny przykład interakcji pomiędzy wiatrem słonecznym, magnetosferą, a jonosferą.

O ile sam kosmiczny huragan nie ma większego wpływu na powierzchnię naszej planety, to deszcz elektronów może potencjalnie zakłócić działanie satelitów GPS czy radarów.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Atmosfera Jowisza słynna jest ze swoich wielkich kolorowych wirów. Ma też jednak mniej znaną niezwykłą cechę. Jej górna część jest wyjątkowo gorąca. O setki stopni cieplejsza, niż być powinna. Teraz naukowcy poinformowali o odkryciu gigantycznej, rozciągającej się na 130 000 kilometrów fali ciepła o temperaturze przekraczającej 700 stopni.
      Do Jowisza dociera ponad 25-krotnie mniej promieniowania słonecznego niż do Ziemi. Z obliczeń wynika, że górne partie jego atmosfery powinny mieć temperaturę -70 stopni Celsjusza. Tymczasem pomiary wykonywane w różnych miejscach wskazują, że w górnych partiach chmur panują temperatury powyżej 400 stopni Celsjusza.
      James O'Donoghue z Japońskiej Agencji Kosmicznej (JAXA) stworzył wraz z kolegami pierwszą mapę górnych warstw atmosfery Jowisza, która pozwalała na zidentyfikowanie dominujących źródeł ciepła w atmosferze. Teraz uczeni poinformowali, że za podgrzewanie atmosfery mogą odpowiadać zorze polarne.
      Zorze znamy też z Ziemi, jednak o ile na Błękitnej Planecie jest to zjawisko czasowe, do którego dochodzi podczas zwiększonej aktywności Słońca, o tyle na Jowiszu zorze istnieją bez przerwy, zmienia się tylko ich intensywność. Naukowcy z JAXA zauważyli, że potężne zorze rozgrzewają atmosferę wokół biegunów Jowisza do temperatury ponad 700 stopni Celsjusza, a później ciepło to jest roznoszone przez wiatr wokół całej planety.
      Uczeni odkryli, wspomnianą na wstępie, szczególnie intensywną falę gorąca bezpośrednio pod zorzą północną i stwierdzili, że fala ta przemieszcza się w stronę równika z prędkością tysięcy kilometrów na godzinę. Pojawiła się ona prawdopodobnie w wyniku silniejszego impulsu wiatru słonecznego, który zderzył się z polem magnetycznym Jowisza i dodatkowo podgrzał atmosferę.
      Zorze bez przerwy podgrzewają atmosferę Jowisza, a fale, jak ta przez nas odkryta, są dodatkowym ważnym źródłem energii, stwierdził O'Donoghoue podczas odczytu wygłoszonego w trakcie Europlanet Science Congress (EPSC) 2022 w Granadzie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W najbliższy poniedziałek NASA spróbuje zrobić coś, czego ludzkość nigdy wcześniej nie dokonała – zmienić tor lotu asteroidy. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, 26 września o godzinie 21:14 czasu polskiego w asteroidę Dimorphos uderzy pojazd DART. Będzie to pierwszy w historii test obrony Ziemi przed asteroidami.
      Dimorphos ma około 170 metrów średnicy, krąży wokół 800-metrowego Didymosa i wcale nam nie zagraża. W momencie zderzenia będzie znajdował się około 11 milionów kilometrów od Ziemi. Misja DART ma na celu sprawdzenie przede wszystkim, czy jesteśmy w stanie trafić wysłanym z Ziemi pojazdem w asteroidę oraz czy po uderzeniu asteroida zmieni kurs. NASA chce, by pędzący z prędkością 23 000 km/h pojazd wielkości samochodu przesunął Dimorphosa skracając o 10 minut czas jego obiegu wokół Didymosa. Obecnie Dimorphos okrąża większą asteroidę w ciągu 11 godzin i 55 minut. Skrócenie tego czasu o 10 minut zostanie zarejestrowane przez naziemne teleskopy.
      Przed kilkoma tygodniami od misji DART oddzielił się satelita LICIACube, który podąża jego śladem. Po uderzeniu LICIACube będzie towarzyszył układowi Dimorphos-Didymos i przysyłał nam jego zdjęcia, na podstawie których specjaliści będą oceniali skutki zderzenia. Ponadto w październiku 2024 roku ma wystartować misja Hera Europejskiej Agencji Kosmicznej. Dwa lata później Hera spotka się z Dimorphosem i dokona szczegółowych pomiarów. W jej ramach na Dimorphosie ma wylądować miniaturowy lądownik.
      Czy coś nam grozi?
      W Układzie Słonecznym znajdują się miliardy komet i asteroid. Niewielka część z nich to NEO (near-Earth object), czyli obiekty bliskie ziemi. Za NEO uznawany jest obiekt, którego peryhelium – punkt orbity najbliższy Słońcu – wynosi mniej niż 1,3 jednostki astronomicznej. Jednostka astronomiczna (j.a.) to odległość pomiędzy Ziemią a Słońcem, wynosi ona 150 milionów kilometrów. To 1,3 j.a. od Słońca oznacza bowiem, że taki obiekt może znaleźć się w odległości 0,3 j.a. (45 milionów km) od Ziemi.
      Obecnie znamy (stan na 21 września bieżącego roku) 29 801 NEO. Uznaje się, że asteroidy o średnicy większej niż 20 metrów mogą, w przypadku wpadnięcia w atmosferę Ziemię, dokonać poważnych lokalnych zniszczeń. Oczywiście im asteroida większa, tym bardziej dla nas niebezpieczna. Za bardzo groźne uznawane są asteroidy o średnicy ponad 140 metrów, a te o średnicy ponad 1 kilometra mogą spowodować katastrofę na skalę globalną.
      Wśród wszystkich znanych nam NEO jest 10 199 obiektów o średnicy ponad 140 metrów i 855 o średnicy przekraczającej kilometr. Specjaliści uważają, że znamy niemal wszystkie NEO o średnicy przekraczającej kilometr. Wiemy też, że przez najbliższych 100 lat żaden taki obiekt nie zagrozi Ziemi. Jednak już teraz przygotowywane są scenariusze obrony.
      Gdybyśmy bowiem wykryli tak wielki obiekt, a badania jego orbity wykazałyby, że prawdopodobnie uderzy w Ziemię, będziemy potrzebowali całych dziesięcioleci, by się obronić. Jeśli bowiem chcielibyśmy zmieniać trasę takiego obiektu, to biorąc pod uwagę jego olbrzymią masę, już teraz wiemy, że wysłany z Ziemi pojazd, uderzając w asteroidę, tylko minimalnie zmieniłby jej trajektorię. Do zderzenia musiałoby zatem dojść na całe dziesięciolecia przed przewidywanym uderzeniem w Ziemię, by ta minimalna zmiana kumulowała się w czasie i by asteroida ominęła naszą planetę.
      Co lata obok
      W bieżącym roku w pobliżu Ziemi pojawi się kilka naprawdę dużych NEO. Pierwszą z nich będzie asteroida 2022 RM4 o średnicy 330–740 metrów, która 1 listopada przeleci w odległości 2,3 miliona kilometrów od nas. Trzy tygodnie później w trzykrotnie większej odległości od Ziemi znajdzie się 2019 QR1 o średnicy 180–410 metrów, a 2 i 3 grudnia w odległości około 5 milionów kilometrów przelecą obiekty o średnicy – odpowiednio – 320-710 m i 150-330 m.
      Jeśli zaś chodzi o asteroidy o średnicy ponad 1 kilometra, to w ciągu najbliższych 12 miesięcy będziemy mieli dwa takie spotkania. Już 16 lutego 2023 w odległości około 4,5 miliona kilometrów od Ziemi znajdzie się asteroida 199145 (2005 YY128) o średnicy 570–1300 metrów, a 13 kwietnia w podobnej odległości minie nas 436774 (2012 KY3) o średnicy 540–1200 metrów. Na odwiedziny prawdziwego olbrzyma musimy zaś poczekać do 2 września 2057 roku. Wtedy w odległości 7,5 miliona kilometrów minie nas pędząca z prędkością 48 492 km/h asteroida 3122 Florence o średnicy 4,9 km.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na łamach PNAS (Proceedings of the National Academies of Sciences) opublikowano właśnie artykuł The abundance, biomass, and distribution of ants on Earth, w którym naukowcy z Niemiec, Australii, Chin i Francji odpowiadają na pytanie o liczbę mrówek żyjących na Ziemi.
      Pytanie wydaje się mało poważne, jak na tak poważne wydawnictwo, jednak – jak podkreślają autorzy badań – znajomość rozkładu i liczebności organizmów jest podstawą do zrozumienia ich roli w ekosystemie. Mrówki żyją niemal na całej Ziemi, ich rolę trudno przecenić, a mimo to dotychczas nie znaliśmy ich liczebności. Na szczęście właśnie ją poznaliśmy.
      Autorzy artykułu przeanalizowali dane z 489 badań nad mrówkami. Obejmowały one wszystkie kontynenty, główne biomy i habitaty. Na tej podstawie uczeni oszacowali, że liczba mrówek wynosi 20 x 1015 czyli 20 000 000 000 000 000, to 20 biliardów osobników. I są to ostrożne szacunki.
      Taka liczba mrówek odpowiada biomasie około 12 milionów ton suchego węgla. To więcej niż biomasa wszystkich dzikich ptaków i ssaków oraz około 20% biomasy wszystkich ludzi.
      Naukowcy określili też dystrybucję różnych mrówek w różnych ekosystemach. To niezwykle ważna wiedza. Każdego roku mrówki przemieszczają do 13 ton ziemi na każdy hektar. Mają więc olbrzymi wpływ na obieg składników odżywczych i odgrywają decydującą rolę w dystrybucji nasion, mówi Patrick Schultheiss.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Już za tydzień, 26 września, przez całą noc będziemy mogli cieszyć się wyjątkowym widokiem Jowisza. Planeta znajdzie się w wielkiej opozycji, a to oznacza, że będzie doskonale widoczna. Wystarczy dobra lornetka by zaobserwować charakterystyczne barwne pasy planety i trzy z czterech księżyców galileuszowych. To największe księżyce Jowisza, które Galileusz odkrył w 1610 roku.
      Opozycja ma miejsce, gdy dwa ciała oglądane z Ziemi znajdują się naprzeciwko siebie. Najczęściej mówimy tutaj o opozycji obserwowanego ciała do Słońca. Opozycja Jowisza, a zatem sytuacja gdy Słońce i Jowisz znajdują się po przeciwnych sobie stronach Ziemi, zachodzi co 13 miesięcy. Jowisz wydaje się wówczas jaśniejszy i większy. Tym razem jednak opozycja będzie wyjątkowa, gdyż jednocześnie Jowisz będzie w peryhelium, czyli najbliższym Słońcu punkcie swojej orbity. Będziemy więc mieli do czynienia z wielką opozycją, zwaną też wielkim zbliżeniem, które ma miejsce co kilkanaście lat. Tym razem jednak Jowisz podczas opozycji znajdzie się najbliżej Ziemi od 70 lat.
      Opozycja Jowisza rzadko zbiega się z jego peryhelium. Dlatego warto poświęcić część nocy na obserwacje. Jowisz będzie jednym z najjaśniejszych – a może nawet najjaśniejszym – obiektem na nocnym niebie. Zaraz po Księżycu, rzecz jasna.
      Na kolejne wielkie zbliżenie Jowisza trzeba będzie poczekać do 2 października 2034 roku. Jednak wówczas planeta będzie o 700 000 kilometrów dalej od Ziemi niż przy obecnym wielkim zbliżeniu.
      Jowisz bardzo interesuje naukowców. Obecnie planeta jest badana przez misję Juno. Została ona wystrzelona w 2011 roku i dotarła do planety w roku 2016. Początkowo planowano, że cała misja potrwa 7 lat. Juno pracuje już 11 lat a niedawno NASA przedłużyła jej misję do roku 2025. Na rok 2024 zaplanowano wystrzelenie misji Europa, która ma badać jeden z księżyców galileuszowych – Europę.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od niemal 1,5 roku na powierzchni Marsa pracuje MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment), które wytwarza tlen z marsjańskiej atmosfery. Urządzenie, znajdujące się na pokładzie łazika Perseverance, trafiło na Czerwoną Planetę w lutym 2021, a pierwszy tlen wytworzyło 20 kwietnia.
      Naukowcy z MIT i NASA informują, że do końca 2021 roku MOXIE uruchamiano siedmiokrotnie, podczas różnych pór roku, w różnych warunkach atmosferycznych, zarówno w ciągu dnia jak i nocy. Za każdym razem eksperymentalny instrument osiągał swój cel i produkował 6 gramów tlenu na godzinę. To mniej więcej tyle co średniej wielkości drzewo na Ziemi.
      Badacze przewidują, że zanim na Marsie wyląduje pierwszy człowiek, zostanie tam wysłana większa wersja MOXIE, zdolna do produkcji kilkunastu lub kilkudziesięciu kilogramów tlenu na godzinę. Takie urządzenie zapewniałoby nie tylko tlen do oddychania, ale również tlen potrzebny do wyprodukowania paliwa, dzięki któremu astronauci mogliby wrócić na Ziemię. MOXIE to pierwszy krok w kierunku realizacji tych zamierzeń.
      MOXIE to jednocześnie pierwsze urządzenie na Marsie, które wykorzystuje lokalne surowce – w tym przypadku dwutlenek węgla – do produkcji potrzebnych nam zasobów. To pierwsza w historii praktyczna demonstracja wykorzystania zasobów z innej planety i przekształcenia ich w coś, co można wykorzystać podczas misji załogowej, mówi profesor Jeffrey Hoffman z Wydziału Aeronautyki i Astronautyki MIT. Nauczyliśmy się bardzo wielu rzeczy, dzięki którym będziemy mogli przygotować większy system tego typu, dodaje Michael Hecht z Haystack Observatory na MIT, główny badacz misji MOXIE.
      Obecna wersja MOXIE jest niewielka. Urządzenie ma się zmieścić na pokładzie łazika. Ponadto zaprojektowano je z myślą o działaniu przez krótki czas. Prowadzenie eksperymentów z użyciem MOXIE zależy od innych badań prowadzonych przez łazik. Docelowa pełnowymiarowa wersja urządzenia miałaby pracować bez przerwy.
      MOXIE najpierw pobiera gaz z atmosfery Marsa. Przechodzi on przez filtr usuwający zanieczyszczenia. Gaz jest następnie kompresowany i przesyłany do instrumentu SOXE (Solid OXide Electrolyzer), który elektrochemicznie rozbija CO2 na jony tlenu i tlenek węgla. Jony są następnie izolowane i łączone, by uzyskać tlen molekularny O2. Jest ona następnie badany pod kątem ilości i czystości, a później uwalniany wraz z innymi gazami do atmosfery Marsa.
      Po uruchomieniu MOXIE najpierw przez kilka godzin się rozgrzewa, później przez godzinę produkuje tlen, a następnie kończy pracę. Każdy z siedmiu eksperymentów zaplanowano tak, by odbywał się w różnych warunkach. Naukowcy chcieli sprawdzić, czy urządzenie poradzi sobie z takim wyzwaniem. Atmosfera Marsa jest znacznie bardziej zmienna niż atmosfera Ziemi. Jej gęstość w ciągu roku może zmieniać się o 100%, a zmiany temperatury dochodzą do 100 stopni Celsjusza. Jednym z celów naszych eksperymentów było sprawdzenie, czy MOXIE będzie działało o każdej porze roku, wyjaśnia Hoffman. Dotychczas urządzenie produkowało tlen niemal o każdej porze dnia i nocy. Nie sprawdzaliśmy jeszcze, czy może pracować o świcie lub zmierzchu, gdy dochodzi do znacznych zmian temperatury. Ale mamy asa w rękawie. Testowaliśmy MOXIE w laboratorium i sądzę, że będziemy w stanie udowodnić, iż rzeczywiście radzi sobie o każdej porze doby, zapowiada Michael Hecht.
      Na tym jednak ambitne plany się nie kończą. Inżynierowie planują przeprowadzenie testów marsjańską wiosną, gdy gęstość atmosfery i poziom CO2 są najwyższe. Uruchomimy MOXIE przy największej gęstości atmosfery i spróbujemy pozyskać najwięcej tlenu jak to tylko będzie możliwe. Ustawimy najwyższą moc na jaką się odważymy i pozwolimy urządzeniu pracować tak długo, jak będziemy mogli, dodaje menedżer.
      MOXIE jest jednym z wielu eksperymentów na pokładzie Perseverance, nie może więc pracować bez przerwy, energia potrzebna jest też do zasilania innych urządzeń. Dlatego tez instrument jest uruchamiany i zatrzymywany, to zaś prowadzi do dużych zmian temperatury, które z czasem mogą niekorzystnie wpływać na urządzenie. Dlatego też inżynierowie analizują prace MOXIE pod kątem zużycia. To bardzo potrzebne badania. Jeśli bowiem mała wersja MOXIE wytrzyma wielokrotne uruchamianie, ogrzewanie, pracę i schładzanie się, to duża wersja, działająca bez przerwy, powinna być w stanie pracować przez tysiące godzin.
      Na potrzeby misji załogowej będziemy musieli przywieźć na Marsa wiele różnych rzeczy, jak komputery, skafandry czy pomieszczenia mieszkalne. Po co więc brać jeszcze ze sobą tlen, skoro można go wytworzyć na miejscu, mówi Hoffman.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...