Zvětšit obrázek

Známé znázornění zemské magnetosféry deformované slunečním větrem - proudem nabitých částic. Na noční, od Slunce odvrácené straně se magnetosféra protahuje v takzvaný magnetický ohon. Tam, kde na denní straně dochází k propojení siločar magnetického pole Slunce a Země, se pro částice slunečního větru otevírá brána do zemské magnetosféry i atmosféry. Kredit NASA

Následující video z dílny NASA je vlastně to, co jiné západní, hlavně americké, méně západoevropské, ještě méně středoevropské a v podstatě žádné východoevropské vědecké instituce veřejnosti nabízejí formou tiskových zpráv. NASA, jež je o krůček vpředu, v něm modernějším způsobem přibližuje studii, která byla v červnu zveřejněna v časopisu Physical Review Letters. Tým vědců z proslulých Národních laboratoří v Los Alamos v Novém Mexiku, Kalifornské univerzity a Univerzity státu Iowa v ní analyzuje data americké družice Polar, která v letech 1996 až 2008 měřila parametry zemské magnetosféry zejména v oblasti pólů, kde se při geomagnetických bouřích vytvářejí nádherné, barevně svítící a tajemně vlající závoje polárních září. Astrofyzici v gigantickém souboru měření hledali otisky rekonekcí (propojení) magnetických siločar unášených ze Slunce slunečním větrem s opačně orientovanými siločárami geomagnetického pole. Při takovém propojení se část kinetické energie nabitých částic (převážně protonů a elektronů) slunečního větru transformuje na magnetickou energii uloženou do magnetických siločar vytvářejících na noční, od Slunce odvrácené straně Země prodloužený magnetický ohon. I zde dochází k propojením (rekonekcím) opačně orientovaných částí stejných siločar, tedy k jejich magnetickým zkratům. Uvolněná magnetická energie vymrští částice zpět k planetě, kde podél siločar pronikají v polárních oblastech do atmosféry a dávají vznik polárním zářím (viz. video mezi 2:20 a 2:40 minutou). Jejich barevná světla emitují excitované atomy a molekuly atmosferických plynů vracející se po srážkách s částicemi slunečního větru do základního energetického stavu.

Práce amerických vědců nabízí způsob, jak v měřeních příštích kosmických sond MMS, s plánovaným startem v roce 2014, identifikovat místa, kde k zmíněné rekonekci slunečních a zemských magnetických siločar na denní straně magnetosféry dochází a nakolik velké a stabilní jsou tímto procesem vytvořené „tunely“, neboli portály či brány, jak je ve svém příspěvku NASA inspirovaná sci-fi filmy nazývá. Zejména v období slunečního maxima jsou jevy na Slunci velmi dynamické a sluneční vítr (proud ionizovaných koronárních částic) se mění – kolísá nejen hustota a rychlost částic, ale i parametry přenášeného magnetického pole, a to se pak odráží i v dynamičnosti interakce se zemskou magnetosférou. Tedy i na změnách velikosti a stabilitě „portálů“. V následujícím videu se o místě takového propojení slunečních a zemských magnetických siločar mluví i jako o oblasti rozptylu elektronů, ale pojem se kvůli složitosti mechanismu blíže nevysvětluje. Jev souvisí s tím, že za běžných podmínek se elektrony (i jiné nabité ionty) plynule pohybují po spirále podél magnetických siločar. Kde se však dvě opačně orientované siločáry různých polí propojí, dochází k  zmatení tohoto pohybu, což se projeví lokálním rozptylem nabitých částic. Video je doplněno anglickými titulky pro lepší porozumění mluveného slova. Český překlad celého textu připojujeme pod video:  

Překlad textu

V datech získaných sondou Polar se nacházela odpověď na otázku jak identifikovat body X. Kredit:NASA

Oblíbené téma sci-fi je "portál" - výjimečné otevření časoprostoru, jenž pro cestovatele představuje propojení do vzdálených sfér. Dobrý portál (brána) je zkratkou, vodítkem, dveřmi do neznáma. Kéž by skutečně existovaly…

Zdá se však, že existují, vlastně jejich jisté typy a výzkumník na University of Iowa, finančně podporovaný z NASA, přišel na to, jak je najít.
"Říkáme jim body X nebo oblasti rozptylu elektronů," vysvětluje Jack Scudder zabývající se fyzikou plazmatu. "Jsou to místa, kde se propojuje magnetické pole Země s magnetickým polem Slunce a vytváří se tím souvislá cesta vedoucí z naší planety až do atmosféry Slunce vzdáleném asi 150 milionů kilometrů."

Pozorování THEMIS, kosmické sondy NASA, a evropské dvojice sond Cluster naznačují, že se tyto magnetické portály otevírají a zavírají denně mnohokrát. Obvykle se nacházejí několik desítek tisíc kilometrů od Země, kde se geomagnetické pole setkává s protisměrným tokem slunečního větru. Většina portálů je malých a existují krátce, jiné zejí vytrvale, otevřené doširoka. Těmito otvory mohou protékat tuny energetických částic, zahřívat zemskou vrchní atmosféru, spouštět geomagnetické bouře a zažínat jasné polární záře.

NASA pro studium tohoto jevu plánuje misi s názvem "MMS", což je zkratka pro Magnetospheric MultiScale (Magnetosférickou Multiškálu), s očekávaným startem v roce 2014. Detektory energetických částic a magnetickými senzory „zježené“ čtyři kosmické lodě MMS se v zemské magnetosféře rozmístí okolo portálů, aby sledovaly, jak pracují.

Je zde ale jeden problém: Jak je najít. Magnetické portály jsou neviditelné, nestabilní a nepolapitelné. Otevírají a zavírají se bez varování „a nejsou tam žádná návěští, jež by nás naváděla,“ poznamenává Scudder.

Data z družice Polar (NASA), z období okolo roku 1998, poskytla důležitá vodítka k nalezení magnetických bodů  X. Ve skutečnosti tam „návěstí“ jsou a Scudder je našel.

Zvětšit obrázek

Znázornění čtyř plánovaných sond mise MMS jak prolétají oblastí, kde se magnetické pole Slunce potkává s magnetosférou Země a dochází k rekonekci magnetických siločar. Kredit NASA / SwRI

Portály vznikají procesem magnetické rekonekce. Prolínající se magnetické siločáry ze Slunce a Země se křižují a propojují, vytvářejíce tak otvory. „Body X“ jsou místa, kde k takovému křížení dojde. Náhlé propojení obou magnetických polí může v bodě X urychlit proudy nabitých částic a vytvořit „oblast rozptylu elektronů“.

Aby Scudder zjistil, jak tyto jevy přesně určit, prozkoumal data z kosmické sondy, která Zemi obíhala před více než deseti lety.
„Koncem devadesátých let sonda NASA Polar strávila roky v zemské magnetosféře,“ vysvětluje Scudder, „během své mise narazila na mnoho bodů X.“

Protože Polar nesla senzory podobné těm, jež budou i na MMS, Scudder se rozhodl zjistit, jak bod X pro Polar vypadal. "Pomocí údajů z Polaru jsme objevili pět jednoduchých kombinací měření magnetického pole a energetických částic, které nám prozrazují, kdy jsme přešli přes bod X nebo oblast rozptylu elektronů. Tato měření může provádět jedna sonda vybavena správnými přístroji.“

To znamená, že jediný člen (sonda) soustavy MMS může pomocí diagnostiky portál objevit a upozornit ostatní členy seskupení. Ti, co misi plánovali, si dlouho mysleli, že sondy MMS se možná i rok budou učit portály hledat, než je budou moci studovat. Scudderova práce proces zkrátila, což umožňuje misi MMS začít pracovat bez prodlení.

Je to zkratka hodná nejlepších portálů z literárních fikcí, jen tentokráte jsou brány skutečné. A s novými „návěstmi“ víme, jak je najít.

Zdroj: NASA News http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2012/29jun_hiddenportals/,  Physical Review Letters