Vesmír pri Zemi je oveľa chaotickejší, než sme si mysleli. Vedci prvýkrát zachytili dynamo efekt
Vedci prvýkrát zachytili dynamo efekt priamo pri Zemi.
Vesmír okolo Zeme nefunguje tak pokojne, ako sa môže zdať. Vedci teraz prvýkrát priamo zachytili jav, o ktorom sa roky hovorilo len v teórii, prirodzený „dynamo efekt“ v okolí našej planéty. Ide o proces, pri ktorom pohyb nabitých častíc sám vytvára elektrické prúdy a následne aj magnetické pole, bez potreby akéhokoľvek „generátora“.
Za objavom stojí medzinárodný tím vedený vedcami z Grazu, ktorí analyzovali dáta z NASA misie Magnetospheric MultiScale (MMS). Táto misia využila štyri satelity lietajúce v presnej formácii, čo umožnilo sledovať dianie v priestore úplne novým spôsobom, informuje portál Rakúskej akadémie vied.
Tento objav je dôležitý preto, lebo celý vesmír funguje na premene energie. Pohyb materiálu dokáže vytvoriť elektrické prúdy a tie následne vytvoria magnetické pole. Tento mechanizmus sa nazýva dynamo. Doteraz si si mohol predstaviť dynamo ako „veľký motor“, napríklad v jadre Zeme, kde vzniká stabilné magnetické pole chrániace planétu. Lenže tento nový výskum ukázal niečo iné.
Vedci nepotvrdili veľké, stabilné dynamo. Zachytili tzv. maloplošné dynamo, teda vznik magnetického poľa v malých, chaotických víroch plazmy. To znamená, že nie sú potrebné obrovské štruktúry ako jadro planéty alebo hviezda. Stačí turbulencia, pohyb a správne podmienky. Magnetické pole tak môže vznikať aj v malých oblastiach, ak sa plazma dostatočne intenzívne mieša.
Výskum sa zameral na oblasť nazývanú magnetovrstva. Ide o turbulentnú zónu medzi magnetickým poľom Zeme a slnečným vetrom. Práve tam vzniká extrémne nepokojné prostredie, kde sa nabité častice neustále miešajú a narážajú do seba.
Neprehliadni
Misia odhalila naťahovanie a prekladanie magnetických siločiar
Pomocou satelitov MMS sledovali magnetické pole a zaznamenali tzv. „stretch-and-fold“ vzory, teda natiahnutie a preloženie magnetických siločiar. Tento proces si môžeš predstaviť ako prácu pekára s cestom.
Pekár cesto natiahne, potom ho preloží cez seba a celý proces opakuje. Každým krokom sa cesto stáva hustejším a kompaktnejším. Rovnaký princíp funguje aj pri magnetickom poli, plazma ho „miesi“, až kým sa jeho intenzita nezvýši. To, že vedci tento proces zachytili priamo vo vesmíre, predstavuje veľký krok vpred.
„Objavili sme oblasti, kde sa magnetické pole zosilňovalo vďaka prúdeniu plazmy, a zároveň miesta, kde sa oslabovalo a späť skladalo,“ vysvetlil vedec Zoltan Vörös.
Tento detail potvrdil, že dynamo efekt neexistuje len ako abstraktná teória, ale reálne funguje aj v turbulentných podmienkach. Zaujímavé je aj to, ako sa tieto dáta podarilo získať. Štyri satelity MMS lietali v tvare pyramídy (tetraétra). Tento tvar mal svoj význam.
Ak by vedci mali len jeden satelit, získali by len informáciu z jedného bodu. Nevedeli by rozlíšiť, či sa pole mení v čase alebo v priestore. Až štyri body v priestore umožnili zistiť, ako sa magnetické pole zakrivuje, natiahne a „skladá“ v troch rozmeroch.
Bez tejto formácie by sa nepodarilo potvrdiť samotný „fold“ efekt, teda prekladanie siločiar.
„Tieto znaky sa zhodujú s dlhoročnými teoretickými predpoveďami, ale nikdy predtým sme ich vo vesmíre nevideli tak jasne,“ dodal Vörös.
Tento objav tak spojil teóriu, simulácie aj reálne merania do jedného celku.
Misia MMS pomáha odhaliť záhady našej magnetosféry
Misia MMS sa pritom nevenovala len dynamu. Skúmala aj magnetickú rekonexiu, proces, pri ktorom sa magnetické siločiary spájajú a následne rozdeľujú, pričom uvoľnia veľké množstvo energie. Aj tento jav ovplyvňuje dianie okolo Zeme. Tieto procesy majú praktický dopad. Ovplyvňujú tzv. vesmírne počasie, ktoré môže narušiť satelity, navigáciu alebo elektrické siete.
Výskumníci ukazujú aj praktické uplatnenie ich výskumu. Hovoria, že plazma sa nachádza všade, vo hviezdach, v medzihviezdnom priestore aj v experimentoch s fúziou na Zemi. Pochopenie jej správania pomôže vedcom lepšie predpovedať nestability, ktoré dnes komplikujú vývoj fúznych reaktorov. Ak vedci zvládnu tieto procesy lepšie kontrolovať, môžu sa priblížiť k stabilnému zdroju čistej energie.
Tento výskum tak ukázal, že aj v chaotickom prostredí vesmíru existujú mechanizmy, ktoré majú jasné pravidlá. A zároveň naznačil, že magnetické polia môžu vzniknúť oveľa jednoduchšie, než sa doteraz predpokladalo, ak sú splnené správne podmienky.
