Cluster-satellieten zien tsunami in de ruimte

Cluster-satellieten geven een nieuw inzicht in de werking van een ‘ruimte-tsunami’, die een rol speelt in het onderbreken van het rustige en prachtige poollicht, of het noorderlicht aan de hemel. Vaak gezien in gebieden die liggen op een hoge breedtegraad zoals Scandinavië en Canada, is het noorderlicht altijd een spectaculair schouwspel van gekleurde pilaren aan de sterrenhemel. Veroorzaakt door de interactie van elektrisch geladen deeltjes, die afkomstig zijn van de zon en in aanraking komen met het magnetische veld van de Aarde, verschijnen ze in veel verschillende vormen.

Vroeg in de avond vormt het poollicht een groene waas van het westelijke deel van de hemel tot het oostelijke deel van de hemel. Deze gekleurde, ‘dansende’ lichten aan de hemel zijn het resultaat van verstoringen die plaatsvinden in de magnetosfeer van de Aarde, beter bekend als ‘substorms’. Deze verstoringen hebben ook effect op ons dagelijks leven, in het bijzonder door het treffen van de ontvangst van GPS signalen.

Om te proberen deze complexe processen beter te kunnen begrijpen met slechts één satelliet in een baan rond de Aarde is hetzelfde als een vloedgolf voorspellen met één enkel schip in de oceaan. Dat is de reden waarom het gebruik van een groot aantal satellieten, zoals de Cluster-constellatie, erg belangrijk is voor het begrijpen van dit soort verschijnselen.

Op dit moment bestaan er twee theoretische modellen voor het beschrijven van dit soort stormen. De eerste wordt het ‘Current-Disruption’ model genoemd, terwijl het tweede model het ‘Near Earth Neutral Line Model’ wordt genoemd. Gebruikmakend van de gegevens die verkregen werden met vier Cluster-satellieten waren wetenschappers die zich aan beide kanten van de Atlantische Oceaan bevonden in staat om te bevestigen dat het gedrag van sommige stormen gelijk is aan de beschrijving die hoort bij het eerste model.

Een storm ontstaat en ontwikkelt zich in verschillende stadia’s. Een onderzoek naar één van de twee stadia’s zal ons helpen om te begrijpen welk model de juiste is. Bijvoorbeeld, in het laatste deel van het tweede stadium beweegt de storm richting de polen, wat kan betekenen dat de energiebron van deze stormen zich van de Aarde af bewegen op dat moment.

Recente observaties van satellieten tonen aan dat, tijdens het laatste stadium, de stroom van plasma (een elektrisch geladen gas dat zich bevindt in de magnetosfeer van onze planeet) een ommekeer maakt. De laatste jaren veronderstelden wetenschappers dat deze stroom een gebied is waar magnetische herverbinding plaatsvindt, dat is waar de energie van het magnetische veld in verschillende partikelen wordt omgezet. Dit toont aan dat dit proces resulteert in een stroom van plasma dat zich richting onze planeet beweegt, net zoals ruimte-tsunami’s.

Gedetailleerde gegevens die verzameld zijn door de Cluster-satellieten zijn de laatste tijd geanalyseerd door Dr Tony Lui, een wetenschapper van het Applied Physics Laboratory op de John Hopkins Universiteit in de Verenigde Staten. Lui is tevens één van de mensen achter de Research with Adaptive Particle Imaging Detectors (RAPID) op de satellieten en het grootste deel van het onderzoek is onder leiding van hem. Met behulp van Clusters mogelijkheid om veel onderzoek te verrichten in een relatief kort tijdsbestek, hadden wetenschappers de mogelijkheid om de parameters voor de plotselinge omkering van de stroom af te leiden.

De resultaten tonen aan dat de plasma-turbulentie de plaatselijke elektrische stroom als het ware uiteenrukt. "De kenmerken die wij hebben geobserveerd zijn gelijk aan de beschrijving van het eerste model, het ‘Current-Disruption’ model. Nochtans, het is nog onduidelijk hoe algemeen deze bevindingen zijn. Maar in de toekomst zal er vast nog meer onderzoek naar deze verschijnselen worden gedaan”, aldus Dr Lui.

Bron: ESA