Memahami Partikel Tak Terlihat tapi Perkasa di Sabuk Radiasi Bumi

 Elektron dan proton bermuatan kecil yang dapat merusak satelit dan mengubah ozon telah mengungkapkan beberapa misteri mereka kepada para ilmuwan Universitas Otago.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Geophysical Research Letters , kelompok tersebut melihat partikel bermuatan yang berinteraksi dengan jenis gelombang radio yang disebut 'EMIC' - gelombang yang dihasilkan di sabuk radiasi Bumi (cincin tak terlihat dari partikel bermuatan yang mengorbit Bumi) .

Gambar: upload.wikimedia.org

Penulis utama Dr Aaron Hendry, dari Departemen Fisika, mengatakan penting untuk memahami bagaimana gelombang ini mempengaruhi sabuk -- yang dipenuhi dengan satelit mahal dan penting -- dan iklim Bumi.

"Sama seperti atmosfer Bumi, magnetosfer Bumi -- wilayah di sekitar Bumi di mana medan magnet kita lebih kuat daripada Matahari -- terkadang mengalami 'badai' yang kuat, atau periode aktivitas tinggi. Badai ini dapat menyebabkan perubahan signifikan pada jumlah partikel di sabuk radiasi dan dapat mempercepat beberapa dari mereka ke kecepatan yang sangat tinggi, membuat mereka berbahaya bagi satelit kita Mengetahui berapa banyak partikel ini, serta seberapa cepat mereka bergerak, sangat penting bagi kami, sehingga kami dapat memastikan satelit kami tetap berfungsi.

“Aktivitas di dalam sabuk radiasi kadang-kadang dapat menyebabkan orbit partikel-partikel ini berubah. Jika perubahan ini membawa partikel-partikel tersebut cukup rendah untuk mencapai atmosfer atas Bumi, mereka dapat menabrak udara padat, kehilangan semua energinya dan jatuh dari orbitnya.

“Gelombang EMIC diketahui dapat menyebabkan perubahan ini dan mendorong hilangnya partikel dari sabuk radiasi. Selain menyebabkan tampilan cahaya yang indah yang kita sebut aurora, hujan partikel ini juga dapat menyebabkan perubahan kimia kompleks pada atmosfer bagian atas yang pada gilirannya dapat menyebabkan perubahan kecil, tetapi penting, jumlah ozon yang ada di atmosfer.

"Meskipun perubahan ini kecil, memahaminya sangat penting untuk memahami dengan benar bagaimana kimia atmosfer bekerja, bagaimana perubahannya dari waktu ke waktu, dan dampaknya terhadap iklim," kata Dr Hendry.

Untuk studi terbaru mereka, para peneliti menggunakan data dari satelit GPS untuk melihat berapa banyak elektron yang dapat dijatuhkan gelombang EMIC ke atmosfer bumi.

Aturan umum di sabuk radiasi adalah bahwa pada kecepatan yang lebih lambat, Anda memiliki lebih banyak elektron. Jadi, jika kecepatan minimum interaksi gelombang EMIC diturunkan, ada lebih banyak elektron di sekitar untuk berinteraksi dengan gelombang.

Dengan melihat data dari satelit yang memantau berapa banyak elektron yang ada di sabuk radiasi dan seberapa cepat mereka bergerak, para peneliti telah mampu menunjukkan bahwa Anda dapat melihat jumlah elektron di sabuk radiasi turun secara signifikan ketika gelombang EMIC ada di sekitar.

"Yang menarik, kami juga melihat perubahan jumlah elektron pada kecepatan yang jauh lebih rendah daripada kecepatan minimum 'yang diterima' saat ini. Ini berarti bahwa EMIC dapat memengaruhi jumlah elektron yang jauh lebih besar daripada yang kami duga sebelumnya. Jelas, kami perlu memikirkan kembali bagaimana caranya. kita memodelkan interaksi ini, dan dampaknya terhadap sabuk radiasi Ada banyak elektron di sabuk radiasi, sehingga mampu menjatuhkan cukup banyak elektron ke atmosfer untuk membuat perubahan yang nyata adalah hal yang luar biasa.

"Ini telah menunjukkan bahwa kita perlu memperhitungkan gelombang EMIC ini ketika kita berpikir tentang bagaimana sabuk radiasi berubah dari waktu ke waktu, dan bagaimana perubahan pada sabuk radiasi ini mempengaruhi iklim di Bumi."

Dr Hendry mengatakan dampak elektron yang digerakkan EMIC pada kimia atmosfer saat ini tidak dimasukkan oleh model iklim utama, yang mencoba memprediksi bagaimana iklim bumi akan berubah dari waktu ke waktu, jadi memastikan proses ini dipahami dan disertakan dalam model ini sangat penting.

"Perubahannya sangat kecil dibandingkan dengan hal-hal seperti dampak manusia pada iklim, tetapi kita perlu memahami keseluruhan gambaran untuk memahami dengan baik bagaimana semuanya cocok bersama."