Impressão artística de micro turbulência vista por Cluster. Crédito da imagem: ESA Clique para ampliar
Graças às medições da missão Cluster da ESA, uma equipa de cientistas europeus identificou micro-pontos de vista na magnetosfera da Terra.
Essa turbulência de vórtice em pequena escala, cuja existência era prevista por modelos matemáticos, não havia sido observada antes no espaço. Os resultados não são relevantes apenas para a física espacial, mas também para outras aplicações, como pesquisas sobre fusão nuclear.
Em 9 de março de 2002, os quatro satélites do Cluster, voando em formação tetraédrica a 100 quilômetros de distância um do outro, cruzavam a cúspide magnética do norte. quando eles fizeram a descoberta. Cúspides magnéticas são as regiões sobre os pólos magnéticos onde as linhas do campo magnético ao redor da Terra formam um funil magnético.
As cúspides magnéticas são as duas regiões importantes da magnetosfera da Terra, onde o? Vento solar? - um fluxo constante de partículas carregadas geradas pelo Sol que atravessa todo o Sistema Solar - pode acessar diretamente a camada superior da atmosfera da Terra (a ionosfera).
Grandes quantidades de plasma (um gás de partículas carregadas) e energia são transportadas por esses e outros? Acessíveis? regiões, para penetrar na magnetosfera - o escudo protetor natural da Terra. Apenas menos de um por cento de toda a energia transportada pelo vento solar e atingindo a magnetosfera da Terra consegue penetrar furtivamente, mas ainda pode ter um impacto significativo nos sistemas terrestres, como redes de telecomunicações e linhas de energia.
O material solar se infiltra gera turbulência no plasma ao redor da Terra, semelhante ao dos fluidos, mas com forças mais complexas envolvidas. Essa turbulência é gerada, por exemplo, nas áreas de transição entre camadas de plasma de diferentes densidades e temperaturas, mas seus mecanismos de formação ainda não estão completamente claros.
A turbulência existe em diferentes escalas, de alguns milhares a alguns quilômetros de diâmetro. Com in situ? Multiponto? medições, os quatro satélites do Cluster relataram em 2004 a existência de turbulência em grande escala - vórtices de até 40.000 quilômetros de largura, no flanco da? magnetopausa? (uma camada limite que separa a magnetosfera do espaço livre). A nova descoberta de? Micro? A turbulência, com vórtices de apenas 100 quilômetros de diâmetro, é a primeira no estudo do plasma ao redor da Terra.
Cluster: uma ferramenta de diagnóstico sem precedentes
Essa descoberta é muito relevante. Por exemplo, permite que os cientistas comecem a ligar turbulências de pequena e grande escala e questionem como ela é realmente formada e quais são as conexões. Por exemplo, quais são os mecanismos básicos que impulsionam e moldam a turbulência? Quanto os vórtices contribuem para o transporte de massa e energia através de camadas limite? São necessários pequenos vórtices para gerar os grandes? Ou, por outro lado, os grandes vórtices dissipam sua energia e criam uma cascata de menores?
Ao tentar responder a essas perguntas, o Cluster é uma ferramenta de diagnóstico sem precedentes para o primeiro mapa tridimensional do ambiente próximo à Terra, sendo sua excepcionalidade dada pelas observações simultâneas de várias naves espaciais. Cluster está revolucionando nossa compreensão das maneiras e dos mecanismos pelos quais a atividade solar afeta a Terra.
Além disso, o estudo de Cluster da turbulência no plasma da Terra, com a dinâmica e as energias envolvidas, está contribuindo para o avanço das teorias fundamentais sobre o plasma. Isso não é apenas importante na astrofísica, mas também no que diz respeito à compreensão e ao manuseio do plasma em laboratórios, dadas as altas energias envolvidas. Isso é particularmente relevante para pesquisas sobre fusão nuclear.
Por exemplo, os dados de Cluster estão complementando a pesquisa sobre física de plasma no projeto internacional ITER, uma etapa experimental envolvendo vários institutos de pesquisa em todo o mundo para as usinas de produção de eletricidade de amanhã. Nesse sentido, ao investigar a magnetosfera, o Cluster tem livre acesso ao único laboratório natural aberto? para o estudo da física de plasma.
Fonte original: ESA Portal
