رعد و برق می تواند ‘الکترون های قاتل’ را با سرعت نزدیک به نور به فضا بفرستد

بر اساس تحقیقات جدید، طوفان‌های رعد و برق می‌توانند الکترون‌های پرانرژی معروف به «قاتل» را از کمربند تشعشعی سیاره ما خارج کرده و به همه جهات پرتاب کنند. این یافته پیوند جدیدی بین هواشناسی زمین و «آب و هوا» در فضای اطراف ما ایجاد می‌کند و ممکن است به ما کمک کند تا از تجهیزات فضایی و انسان‌هایی که به مدار می‌فرستیم، بهتر محافظت کنیم.

مکس فاینلند، مهندس هوافضا از دانشگاه کلرادو، بولدر، بیان می‌کند که این ذرات همان الکترون‌های ترسناکی هستند که برخی افراد آن‌ها را «الکترون‌های قاتل» می‌نامند. این الکترون‌ها می‌توانند به فلز ماهواره‌ها نفوذ کنند، به تخته‌های مدار آسیب برسانند و در صورت برخورد با افراد در فضا، خطر سرطان‌زایی دارند.

کمربندهای تشعشعی ون آلن، که مانند یک دونات بزرگ سیاره ما را احاطه کرده‌اند، محصول میدان مغناطیسی زمین هستند که ذرات باردار باد خورشید را به دام می‌اندازند. کمربند داخلی از ۶۴۰ تا ۹۶۰۰ کیلومتر (۴۰۰ تا ۶۰۰۰ مایل) در ارتفاع و کمربند بیرونی از حدود ۱۳۵۰۰ تا ۵۸۰۰۰ کیلومتر گسترش یافته است.

این تله برای سیاره ما مفید است زیرا از ما در برابر ضربه‌های باد خورشیدی و ذرات باردار محافظت می‌کند. با این حال، ذرات می‌توانند فرار کنند. الکترون‌هایی که به اصطلاح «قاتل» نامیده می‌شوند، آنقدر انرژی دارند که با سرعتی نزدیک به نور حرکت می‌کنند.

به دلیل انرژی زیاد، محافظت در برابر این الکترون‌ها دشوار است. آن‌ها می‌توانند به ماهواره‌ها نفوذ کرده و باعث آسیب به الکترونیک داخلی و کاهش طول عمر فناوری شوند. همچنین، الکترون‌های قاتل برای سلامت انسان خطرناک هستند و فضانوردان را در معرض دوزهای خطرناک تشعشعات کیهانی قرار می‌دهند.

شایان ذکر است که از الکترون‌های پرسرعت برای درمان سرطان نیز استفاده می‌کنیم. با این حال، به طور کلی، این ذرات به هیچ عنوان برای انسان مفید نیستند.

فرآیندهایی وجود دارند که می‌توانند الکترون‌ها را از سطوح انرژی پایین‌تر شتاب دهند، از جمله طوفان‌های خورشیدی که توسط شعله‌ها و پرتاب‌های جرم تاجی در اوج چرخه فعالیت خورشیدی ایجاد می‌شوند.

محققان ارتباط بین رعد و برق و تولید این الکترون‌ها را با تجزیه و تحلیل داده‌های ماهواره‌ای کشف کردند که نشان می‌دهد الکترون‌های پرانرژی از طریق کمربند تابشی داخلی حرکت می‌کنند. این کشف شگفت‌انگیز است زیرا کمربند تشعشعی داخلی به طور سنتی بسیار پایدار و خسته‌کننده در نظر گرفته می‌شد.

فاینلند با بررسی سوابق بایگانی، ۴۵ موج الکترون پرانرژی را بین سال‌های ۱۳۷۴ تا ۱۳۸۴ شناسایی کرد. برخی از این موج‌ها به برخورد صاعقه در جو زمین مرتبط بودند و کمتر از یک ثانیه پس از ثبت رعد و برق رخ می‌دادند.

رعد و برق به تولید امواج الکترومغناطیسی معروف به امواج سوتلر معروف است که در محدوده رادیویی فرکانس پایین تولید می‌شوند. تحقیقات قبلی نشان می‌دهد که این امواج می‌توانند الکترون‌های با انرژی پایین‌تر را به الکترون‌های با انرژی بالاتر منتقل کنند و در نهایت الکترون‌های کشنده نسبیتی تولید کنند.

محققان بر این باورند که مشاهدات آن‌ها نشان‌دهنده یک مکانیسم مشابه است که با امواج سوتلر، الکترون‌های کشنده تولید می‌کند که قبل از فروکش کردن بین قطب‌ها جهش می‌کنند.

مشخص نیست که این فرآیند چند بار رخ می‌دهد و چه شرایط خاصی برای شروع آن لازم است. ممکن است فعالیت خورشیدی نقش داشته باشد، و تحقیقات قبلی نشان می‌دهد که چگالی پلاسما و فعالیت موج نیز از عوامل مهم تولید الکترون‌های نسبیتی هستند. برای شناسایی عوامل مختلفی که در تولید الکترون‌های کشنده ناشی از رعد و برق نقش دارند، تحقیقات بیشتری لازم است.

تحقیقات و تجزیه و تحلیل‌های آینده به ما کمک خواهد کرد تا بهتر بفهمیم چگونه امواج و ذرات با یکدیگر برهمکنش دارند.

در عین حال، یافته‌ها نشان می‌دهند که فضانوردان باید در هنگام طوفان در داخل فضاپیما بمانند. شما نمی‌خواهید در باران الکترونی گرفتار شوید!

سوالات متداول