Ziemia, jako radiowa stacja nadawcza

W  połowie lipca br.ESA, czyli Europejska Agencja Kosmiczna[European Space Agency] opublikowała doniesienie o wynikach badań magnetosfery Ziemi. Magnetosfera obiektu kosmicznego[planety, gwiazdy]jest to przestrzeń otaczająca ten  obiekt ,w której występuje oddziaływanie pola magnetycznego na cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym, np. elektrony, protony. Zatem magnetosfera Ziemi, to przestrzeń okołoziemska wypełniona plazmą o strukturze geometrycznej wyznaczonej przez geometrię pola magnetycznego Ziemi.

Plazmę tę tworzy promieniowanie korpuskularne nadbiegające głównie ze Słońca[ tzw. wiatr słoneczny], oraz promienie kosmiczne. W 1958 roku sztuczny satelita Explorer 1 odkrył strukturę przestrzenną magnetosfery w postaci dwóch pasów plazmy radiacyjnej, które dziś noszą  nazwę "Pasy Van Allena" ponieważ kierownikiem grupy badawczej był amerykański astronom i fizyk przestrzeni kosmicznej James Alfred Van Allen.

J.A.van Allen [foto:wiki]

Kiedy cząstka kosmicznego pochodzenia, obdarzona ładunkiem elektrycznym, wpada do pola magnetycznego Ziemi pod kątem z przedziału [0,pi/2]do linii indukcji pola, to na skutek działającej na nią siły Lorentza , zakreśla tor w postaci linii śrubowej nawiniętej na linie pola magnetycznego.

Gęstość linii pola jest największa w okolicach biegunów magnetycznych Ziemi[a są one w pobliżu biegunów geograficznych] i tam cząstka rotuje po zwojach o co raz to mniejszym promieniu ze zwiększoną prędkością i tam również występuje  efekt "odbicia".

Cząstka jest więc uwięziona pomiędzy biegunami magnetycznymi Ziemi w pasie Van Allena ! Nie dociera [ na szczęście] do powierzchni Ziemi, czyli pasy v.Allena chronią nas przed wysokoenergetycznym promieniowaniem korpuskularnym nadbiegającym z przestrzeni kosmicznej. Pas wewnętrzny[najbliższy Ziemi] jest w odległości [200-10000]km, zewnętrzny [20000-65000]km.

W latach 50-tych ub.wieku elektronicy obsługujący pracę sond planetarnych, przypadkowo natrafili na zapisy  fal radiowych  wybiegających z Ziemi w kosmos o niskiej częstotliwości ,która transponowana przez głośniki dawała efekt akustyczny "hałasu". Informacje o tym zostały z początku zlekceważone przez specjalistów od physics spacetime.

Jednak w 1960 roku NASA uruchomiła sześć satelitów do badania min. magnetosfery i przestrzeni między Ziemią a Księżycem. Grupa pod kierunkiem Christophera Rusella ,analizując dane pomiarowe z tych satelitów potwierdziła istnienie fal magnetyczno-akustycznych w plazmie radiacyjnej Van Allena.

Tajemnicze sygnały akustyczne nadawane przez Ziemię w postaci fal elektromagnetycznych o niskiej częstotliwości wzięła na warsztat grupa badawcza ESA pod kierunkiem prof.Michaela A. [ Z Uniwersytetu w Sheffield,Wielka Brytania] wykorzystując  misję o haśle "Cluster ESA" startującą na przełomie 2012/13.

„Klaster” jest systemem czterech satelitów w układzie piramidy, krążącej wokół Ziemi blisko geomagnetycznego równika, wyposażonych w instrumenty do badań pól elektrycznych i magnetycznych w zewnętrznym pasie Van Allena w szerokim paśmie częstotliwości, oraz do badania dynamiki elektronow, protonów i jonów z energiami do kilku MeV. Całość badań jest koordynowana przez Centrum Badań Kosmicznych ESA [ESOC]w Darmstadt, Niemcy.

"Cluster ESA" wykrył -i zbadał systematycznie -występowanie fal magnetyczno-mechanicznych w plazmie pasów van Allena o dyskretnym widmie częstotliwości ! C.Rusell z zespołem w roku 1950 takiej struktury fal plazmowych nie wykrył. Natomiast Michael A. Balikhin z zespołem  wykryli zagadkowe prawo określające stosunek częstotliwości emitowanych fal plazmowych o czym poinformowali w pracy z dnia 14 lipca br.[1].

Foto z pracy M.A.Balikhina [1]-dyskretne widmo częstotliwości fal plazmowych

Pojawiło się pytanie o źródło i mechanizm wytwarzania takich fal plazmowych o dyskretnym widmie częstotliwości pozostających w relacjach określonych liczbami całkowitymi. Przeważył pogląd ,iż fale "hałasu" w plazmie Van  Allena, to promieniowanie synchrotronowe emitowane przez rotujące po linii śrubowej protony. Jednak modele tego rodzaju promieniowania nie zawierają mechanizmu powstawania dyskretnego widma częstotliwości.Zagadkowość natury „hałasu” nadal utrzymuje się.

Prof. M A Balikhin,Department of Automatic Control and Systems Engineering
University of Sheffield

Ziemia emituje w przestrzeń kosmiczną modulowane akustycznie fale radiowe , glob ziemski wydaje dźwięki ,ale czy są gdzieś ich detektory i obserwatorzy odczytujący widmo tych dżwięków?

Najdziwniejszym jest ,że już pitagorejczycy 2500 lat temu  mówili o harmonii sfer niebieskich, o muzyce wydawanej przez planety i gwiazdy, a przecież nie dysponowali satelitami okrążającymi Ziemię i nic nie wiedzieli o protonach i falach elektromagnetycznych.

Wynika stąd, że są różne drogi i metody poznawania przyrody i podnoszenie aktualnej metody do rangi absolutnie jedynej, jest komiczną postawą.

Literatura

[1]Michael A. Balikhin and all,Observations of Discrete Harmonics Emerging From Equatorial Noise,Nature Communications,14 July,2015