גילוי: כבלים מגנטיים מקשרים בין כדור-הארץ לשמש

הת'מיס חשפה כבלים מגנטיים ענקיים שמקשרים בין כדור-הארץ לשמש והתפוצצויות הנובעות ממפגש של הרוח הסולרית עם השדה המגנטי של כדור הארץ

במיתולוגיה היוונית, ת'מיס היתה אחת מהטיטנים – בתם של אוראנוס וגאיה, השמיים והארץ. פירוש המילה ת'מיס הוא 'חוק טבע', שכל המאורעות בשמיים ובאדמה חייבים לציית לו.

נאסא בחרה לכנות את צי הלוויינים החדש שלה בשמה של אותה טיטאנית נבונה. הצי, ששוגר לפני פחות משמונה חודשים, כבר הספיק להצדיק את שמו ולחשוף שלוש תגליות חשובות המסייעות לנו להבין יותר טוב את הטבע הסובב אותנו. הלוויינים הצליחו לחשוף כבלים מגנטיים ענקיים שמקשרים בין האטמוספירה העליונה של כדור-הארץ לשמש, זיהו התפוצצויות בפאתי השדה המגנטי של כדור הארץ ונתנו תובנות חדשות אודות היווצרותן של תת-סופות.

“משימתה של ת'מיס רק מתחילה, אך היא כבר מפתיעה אותנו,” אומר ואסיליס אנגלופולוס, החוקר הראשי של הת'מיס, באוניברסיטת לוס אנג'לס בקליפורניה.

תת סופות יוצרות את זוהרי הקוטב

קרוב לוודאי שהישגה הגדול ביותר של הת'מיס יהיה הנתונים אודות תת-סופות שהיא מצליחה לאסוף. תת-סופות נוצרות כתוצאה מהתפרצויות אנרגיה מהשדה המגנטי של כדור-הארץ. חוקרים רבים מאמינים כי תת-סופות מעודדות את היווצרותם של זוהרי קוטב בקטבים של כדור-הארץ. מדענים חקרו ועקבו אחר תת-סופות כבר למעלה ממאה שנה, אך עדיין לא התקבל הסבר הולם עבורן. הת'מיס אכן הצדיקה את שמה, וסייעה לחוקרי התת-סופות למצוא הסבר חדש עבורן.

מרתון התגליות החל בחודש מרץ – פחות מחודש לאחר הפעלתם של חמשת לווייני הת'מיס. “ב-23 למרץ, 2007, התפרצה תת-סופה מעל אלסקה וקנדה, והפיקה זוהרי קוטב ססגוניים במשך יותר משעתיים”. הסופה צולמה גם במצלמות מן הקרקע, והמידע שולב עם המידע שמדדה הת'מיס, שכלל מדידת החלקיקים והשדות מלמעלה.

לפי אנגלופולוס, תת-הסופה הפתיעה את החוקרים כבר מהרגע הראשון. “זוהרי הקוטב התפרצו לכיוון מערב פי שתיים יותר מהר מכפי שהאמנו שאפשרי, והפתיעו אותנו ב-'פיצוציות' שלהם.” תמונות שנלקחו בעזרת מצלמות מהקרקע ולווייני הקוטב של נאס”א חשפו סדרה של התפוצצויות קצובות, שכל אחת מהן ארכה בערך 10 דקות. “חלק מההתפוצצויות גוועו, אך אחרות חיזקו אחת את השניה והפכו לאירועים גדולים.”

תת-הסופה הדהימה את החוקרים בעוצמתה. אנגלופולוס אומד שכמות האנרגיה הכוללת שהושקעה באירוע בן השעתיים, היא 500 אלף מיליארדי ג'אולים (5*10¬14). אנרגיה זו שוות ערך לאנרגיה של רעידת אדמה בעוצמה 5.5, או לאנרגיה ששוחררה כאשר פצצת האטום התפוצצה מעל העיר נגסאקי. מאיפה מגיעה כל האנרגיה העצומה הזו? נראה שהת'מיס מצאה את התשובה.

כבלים מגנטיים נחשפו

“הלוויינים מצאו עדות לקיומם של כבלים מגנטיים המקשרים בין האטמוספירה העליונה של כדור-הארץ לבין השמש”, אומר דייב סיבק, מדען בפרוייקט הת'מיס במרכז גודארד לטיס בחלל. “אנו מאמינים שחלקיקי רוח סולרית שטים לאורך הכבלים האלו, והם אלו שמספקים את האנרגיה לסופות הגאו-מגנטיות ולזוהרי הקוטב.”

'כבל מגנטי' הוא למעשה חבילה מפותלת של שדות מגנטיים המאורגנים ביחד בדומה לחבלים קטנים שכרוכים זה בזה ויוצרים חבל עבה יותר. לוויינים שונים כבר זיהו רמזים לכבלים בעבר, אך לא הצליחו למפות את המבנה התלת-מימדי שלהם. הת'מיס, על חמשת לווייניה, עמדה במטלה.

“ת'מיס נתקלה בכבל המגנטי הראשון שלה ב-20 למאי, 2007,” אומר סיבק. “הוא היה גדול מאד, ורחב בערך כמו כדור-הארץ כולו. ת'מיס מצאה אותו 80,000 קילומטר מעל פניו של כדור-הארץ, באיזור שנקרא ה-'מגנטופאוס'”.

המגנטופאוס הוא האיזור בו הרוח הסולארית והשדה המגנטי של כדור-הארץ נפגשים ומתמודדים זה מול זה, כאילו היו שני מתאבקי סומו המנסים להשליך זה את זה אחורנית. באיזור זה, הכבל הכביר נוצר ונפרם תוך מספר דקות. בזמן הקצר בו הוא קיים, הכבל משמש כצינור הובלה עבור האנרגיה של הרוח הסולרית, שיכולה להגיע דרכו לכדור-הארץ.
החוקרים אמנם התאכזבו לגלות כי הכבל הראשון נפרם והתמוגג תוך דקות ספורות, אך כבלים אחרים הופיעו חיש מהר. “נראה שהם נוצרים כל הזמן,” אומר סיבק.

בנוסף סקרה הת'מיס מספר התפוצצויות קטנות יחסית, בקידמת איזור המגנטופאוס. “האזור הזה הוא כמו חרטום של סירה,” מסביר סיבק. “שם הרוח הסולרית נחשפת לראשונה לשדה המגנטי של כדור הארץ.” כשצבר מגנטי בתוך הרוח הסולארית פוגע בשדה המגנטי של כדור-הארץ… “בום!” הוא אומר. “אנחנו מקבלים פיצוץ.”

אנומליות זרימה חמה

המונח הטכני הנכון המתאר את ההתפוצצויות האלו הוא “אנומליות זרימה חמה”. האנומליות הללו מקפיצות את הטמפרטורה של חלקיקי הרוח הסולרית פי 10 (עד לטמפרטורות של 10 מיליון מעלות צלזיוס) והן יכולות לבלום את התקדמותה של הרוח הסולרית. “זה לא דבר קל בכלל, בהתחשב בכך שהרוח הסולארית נעה במהירויות על-קוליות של כמעט שני-מיליון קילומטר לשעה!”.

“קרוב לוודאי שאנומליות זרימה חמה אינן מספקות לבדן את כל האנרגיה לתת-סופות המביאות לזוהרי קוטב – הן פשוט נדירות מדי, ומתרחשות פחות מפעם אחת ביום,” מעיר ג'ונתן איסטווד מאוניברסיטת ברקלי בקליפורניה, שחוקר את התופעה. “למרות זאת הן מעניינות מאד. זהו תהליך פיזיקלי בסיסי שמאיץ חלקיקים לאנרגיות גבוהות, ואנו מאושרים מיכולתנו לחקור אותו”.

“יש לנו עוד כל-כך הרבה ללמוד על כל הדברים האלה,” אומר אנגלופולוס. “קשה לי לחכות ולראות מה הלאה”.

למאמר באתר נאס”א