Aktualności

W dniach 13-14 grudnia 2017 br. Sieć Punktów Kontaktowych COSMOS2020 oraz Krajowy Punkt Kontaktowy Programów Ramowych UE przy wsparciu Komisji Europejskiej zorganizowały Międzynarodowy Dzień Informacyjny i spotkania brokerskie w obszarze Przestrzeń Kosmiczna w Programie HORYZONT 2020.

Więcej …
Polsko-ukraiński projekt naukowy o badaniach cząstek energetycznych w magnetosferze Ziemi Drukuj Email
czwartek, 18 stycznia 2018 13:22

W ramach porozumienia o współpracy naukowej na lata 2018-2020 pomiędzy Narodową Akademią Nauk Ukrainy i Polską Akademią Nauk zatwierdzono listę polsko-ukraińskich wspólnych projektów badawczych, na której znajduje się m.in. projekt prof. dr hab. Janusza Sylwestra (CBK-PAN) i dr. Aleksieja Wladimirowicza Dudnika z Instytutu Radioastronomi Narodowej Akademii Nauk Ukrainy, pt.: Magnetosferyczne burze/wyrzuty cząstek energetycznych jako czuły wskaźnik obecności wiązek szybkich elektronów i innych zmian w jonosferze i plasmosferze Ziemi

Celem projektu jest zbadanie obecności regularnych i sporadycznych strumieni energetycznych elektronów i protonów w magnetosferze Ziemi poprzez zrozumienie mechanizmów wpływu wiatru słonecznego, koronalnych wyrzutów masy (tzw. CME), fal uderzeniowych i międzyplanetarnych koronalnych wyrzutów masy (ICME) na obecność, formę rozkładu po energiach i zmiany z czasem przestrzennych rozkładów cząstek energetycznych w pasach radiacyjnych Ziemi, w obszarze anomalii południowoatlantyckiej, jak również poniżej pasów radiacji w warstwach jonosfery F1 i F2; poszukiwania mechanizmu formowania się sporadycznego dodatkowego obszaru o podwyższonej koncentracji wysokoenergetycznych cząstek, który może występować poniżej wewnętrznego pasa Van Allena i nie jest z nim bezpośrednio związany; badanie zachowania strumieni przyspieszonych cząstek, ich widm energetycznych i anizotropii w różnych fazach burz geomagnetycznych o różnym natężeniu oraz znalezienie związków między sporadycznymi wyrzutami cząstek o wysokiej energii i zmianami całkowitej zawartości elektronów (tzw. TEC), pionowej składowej TEC (VTEC) i wskaźnika Rate of TEC (ROTI), pochodzących z opóźnienia fazowego globalnego systemu pozycjonowania (GPS) mierzonego przez detektory naziemne.

Rys. 1. Pasy radiacji Van Allena

Oprócz znanych i dobrze zbadanych elektronowych i protonowych pasów Van Allena (rys. 1), występują jeszcze obszary sporadycznie wypełniane przez elektrony sub-relatywistyczne. Obszary te nie są jeszcze dobrze zbadane. Obecna wiedza na temat własności fizycznych populacji cząstek obecnych w tych sporadycznych regionach jest niewielka.

Sugerowano, że wiązki sub-relatywistycznych elektronów mogą powstawać wskutek nagłego przyspieszania cząstek przez fale o niskiej częstotliwości występujące na niskich szerokościach geograficznych, nadejściem czoła fali cząstek pochodzenia słonecznego lub w wyniku oddziaływania z nadchodzącym szybkim wiatrem słonecznym.

Obecność tych sporadycznych obszarów może wywoływać zakłócenia transmisji naziemnych stacji nadawczych, powodować burze geomagnetyczne, tj. przyczyniać się w istotny sposób do zmiany warunków tzw. pogody kosmicznej w bezpośrednim otoczeniu Ziemi.

Warto zauważyć, że podczas silniejszych burz, zaburzenia stanu plazmy w jonosferze mogą przyczyniać się do zmian TEC w jonosferze. Takie struktury o podwyższonej gęstości można wykryć w globalnych mapach rozkładu TEC [J.C.Foster, i in. Doi: 10.1002 / 2013GL059124].

W ramach projektu powstanie baza wskaźników pogody kosmicznej, potencjalnie istotnych dla dynamiki cząstek wypełniających magnetosferę w okresach pomiarowych, obejmowanych przez ukraiński detektor cząstek STEP-F i polski spektrofotometr SphinX (oba na pokładzie satelity Koronas-Foton). Najważniejsze będą wskaźniki charakteryzujące aktywność słoneczną w zakresach elektromagnetycznych: widzialnym i rentgenowskim; korpuskularnym - międzyplanetarne fale uderzeniowe, wiatr słoneczny, promieniowanie kosmiczne, koronalne wyrzuty masy; aktywność magnetosferyczną: obecność burz geomagnetycznych, aktywność zórz polarnych, zmiany gęstości plazmy (TEC), VTEC i ROTI w jonosferze, obecność fal elektromagnetycznych o małej częstotliwości o sztucznym i naturalnym pochodzeniu.

Prowadzone będzie badanie charakterystk obszarów sporadycznie wypełnionych sub-relatywistycznymi cząstkami, wykorzystując obserwacje zebrane przez szereg wyspecjalizowanych przyrządów kosmicznych w tym, za pomocą spektrometrów cząstek oraz spektrofotometrów rentgenowskich.

Na podstawie tych obserwacji skonstruowane zostaną mapy przedstawiające rozkład różnego rodzaju cząstek wysokoenergetycznych w różnych zakresach energii w otoczeniu burz geomagnetycznych, szybkich strumieni wiatru słonecznego i międzyplanetarnych fal uderzeniowych. Będą badane położenie, i zależność energetyczna rozkładu cząstek w wybranych obszarach geograficznych w czasie i przestrzeni.

Badane będą zjawiska krótkotrwałych wyrzutów cząstek poza strefami stabilnego pułapkowania i poza obszarem Anomalii Południowoatlantyckiej, ich rozkłady statystyczne i geograficzne, korelację z indeksami stanu pogody kosmicznej, określając w ten sposób przyczynę ich powstawania, poszukiwana będzie obecność długotrwałych strumieni elektronów poza pasami Van Allena.

Celem będzie również zbadanie efektu przestrzennego i czasowego rozszczepiania zewnętrznego pasa Van Allena wykazywanego poprzez obecność podwójnych pików wzbogaconych strumieni cząstek w funkcji położenia L na tzw. powłoce McIlwain’a. Takie piki obserwuje się czasami na fazie zaniku indywidualnych burz geomagnetycznych, w okresie głębokiego minimum aktywności słonecznej. Zdefiniujemy górne granice energii populacji cząstek, również w fazie przed podziałem pasa zewnętrznego dla elektronów relatywistycznych poniżej L = 5.

 
Pomiary tła, które będziemy wykorzystywać w naszych badaniach, pochodzic bedą z naszych urządzeń satelitarnych: Teleskopu Satelitarnego Elektronów i Protonów STEP-F oraz Fotometru Słoneczny w promieniach rentgenowskich SphinX, prowadzących pomiary podczas głębokiego minimum 11-letniego cyklu aktywności słonecznej (rys. 2).

 

 

 

 

 

Prof. Janusz Sylwester

Anna Kępa

 Edycja: Joanna Pietrzak

Poprawiony: czwartek, 18 stycznia 2018 13:31
 
Start Z naszych badań Z naszych badań Polsko-ukraiński projekt naukowy o badaniach cząstek energetycznych w magnetosferze Ziemi
Naszą witrynę przegląda teraz 91 gości 
Joomla! jest wolnym oprogramowaniem dostepnym na licencji GNU GPL