• Αναζήτηση
  • Ως σήμερα κανένας δεν μπορούσε να περιγράψει με ακρίβεια τον μηχανισμό γέννησης μιας μαγνητικής υποκαταιγίδας. Χάρη όμως στο πρόγραμμα THEMIS που σχεδίασε ο καθηγητής Β. Αγγελόπουλος έχουμε την απόλυτη φυσική εξήγηση για το πώς δημιουργείται το Πολικό Σέλας

    Το Βόρειο Σέλας αποκαλύπτει τα μυστικά του

    ΦΥΣΙΚΗ Το Βόρειο Σέλας αποκαλύπτει τα μυστικά του Ως σήμερα κανένας δεν μπορούσε να περιγράψει με ακρίβεια τον μηχανισμό γέννησης μιας μαγνητικής υποκαταιγίδας. Χάρη όμως στο πρόγραμμα THEMIS που σχεδίασε ο καθηγητής Β. Αγγελόπουλος έχουμε την απόλυτη φυσική εξήγηση για το πώς δημιουργείται το Πολικό Σέλας Χ. ΒΑΡΒΟΓΛΗΣ Ο Βασίλης Αγγελόπουλος γεννήθηκε το 1965 στη Θεσσαλονίκη. Πήρε πτυχίο Φυσικής από

    Ο Βασίλης Αγγελόπουλος γεννήθηκε το 1965 στη Θεσσαλονίκη. Πήρε πτυχίο Φυσικής από το ΑΠΘ το 1986 και διδακτορικό Διαστημικής Φυσικής από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες, το 1993. Εργάστηκε στα δύο μεγαλύτερα εργαστήρια Διαστημικής Φυσικής των ΗΠΑ, το Εργαστήριο Αεριώθησης της NASA (JPL) και το Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins (APL). Από το 2007 είναι αναπληρωτής καθηγητής του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες. Για την ερευνητική του δουλειά έχει βραβευθεί από την Αμερικανική Γεωφυσική Ενωση και τη Ρωσική Ακαδημία Επιστημών. Από το 2007 στην ομάδα του πειράματος THEMIS συμμετέχει και το Ινστιτούτο Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπησης του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, με επικεφαλής τον διευθυντή του Ινστιτούτου, και πτυχιούχο Φυσικής του ΑΠΘ, Γιάννη Δαγκλή.


    Επειτα από προσπάθειες δεκαετιών, ανακαλύφθηκε επιτέλους ο μηχανισμός που προκαλεί τις αναλάμψεις και τους κυματισμούς του Βορείου Σέλαος. Η ανακάλυψη επιτεύχθηκε από μια αρμάδα πέντε δορυφόρων και 20 επίγειων σταθμών παρατήρησης, που συντονίστηκαν από τον έλληνα διαστημικό φυσικό Βασίλη Αγγελόπουλο.


    Το Πολικό Σέλας (Βόρειο ή Νότιο, ανάλογα με τον τόπο από τον οποίο παρατηρείται) είναι ένα από τα πιο εντυπωσιακά ουράνια φαινόμενα. Μοιάζει με πολύχρωμη ουράνια «κουρτίνα», που πολλές φορές φαίνεται να αλλάζει σχήμα και λαμπρότητα με γρήγορο ρυθμό, σαν να «κυματίζει». Οι μεταβολές αυτές του σχήματος και της λαμπρότητας του Σέλαος συνοδεύονται από κινήσεις της μαγνητικής βελόνας της πυξίδας, και για τον λόγο αυτόν το όλο φαινόμενο ονομάζεται μαγνητική υποκαταιγίδα (magnetic substorm). Κατά τη διάρκεια μιας υποκαταιγίδας απελευθερώνεται ενέργεια ίση με αυτήν ενός σεισμού μεγέθους 6 βαθμών της κλίμακας Ρίχτερ.


    Ηλιακός άνεμος στη γειτονιά της Γης


    Εδώ και δεκαετίες είχε γίνει κατανοητό ότι το φως του Πολικού Σέλαος οφείλεται στον ηλιακό άνεμο, το ιονισμένο αέριο που «εκρέει» διαρκώς από τα ανώτερα στρώματα της ηλιακής ατμόσφαιρας και απομακρύνεται στο Διάστημα, περνώντας και από τη γειτονιά της Γης. Το Σέλας παράγεται όταν τα ηλεκτρόνια του ηλιακού ανέμου συγκρούονται με τα άτομα της γήινης ατμόσφαιρας και τα αναγκάζουν να φωτοβολούν σε χρώματα χαρακτηριστικά για κάθε αέριο. Στην καθημερινή ζωή το φαινόμενο αυτό βρίσκει εφαρμογή στην κατασκευή των σωλήνων που χρησιμοποιούνται στις φωτεινές επιγραφές, το κόκκινο χρώμα των οποίων, για παράδειγμα, οφείλεται στο αέριο νέον. Ωστόσο η αιτία των γρήγορων μεταβολών του Σέλαος κατά τη διάρκεια μαγνητικών υποκαταιγίδων παρέμενε ως σήμερα αμφιλεγόμενο θέμα για τους διαστημικούς φυσικούς, παρ’ όλο που είχε διαπιστωθεί ότι οι υποκαταιγίδες συνδέονται με μια χαρακτηριστική αλληλεπίδραση του μαγνητικού πεδίου της Γης με το μαγνητικό πεδίο του ηλιακού ανέμου. Η αλληλεπίδραση αυτή, που ονομάζεται ανασύνδεση, συμβαίνει μόνο όταν το μαγνητικό πεδίο του ηλιακού ανέμου είναι αντίθετο στο μαγνητικό πεδίο της Γης. Δεν ήταν όμως σαφές αν η ανασύνδεση ήταν το αίτιο ή το αποτέλεσμα της υποκαταιγίδας.


    Οι μαγνητικές υποκαταιγίδες είναι ένα φαινόμενο με σημαντικές συνέπειες στη σύγχρονη καθημερινή ζωή, αφού επηρεάζουν τις ασύρματες επικοινωνίες και τα σήματα των δορυφόρων παγκόσμιου εντοπισμού θέσης (GPS) ενώ είναι δυνατόν να προκαλέσουν και διακοπές στα δίκτυα διανομής του ηλεκτρικού ρεύματος. Επομένως αντιλαμβάνεται κανείς πόσες προσπάθειες έχουν γίνει ως σήμερα για την κατανόηση του φαινομένου των υποκαταιγίδων. Η ιδανική λύση, φυσικά, για την παρακολούθηση του φαινομένου θα ήταν να τοποθετήσουμε όργανα μέτρησης του μαγνητικού πεδίου, των ηλεκτρικών ρευμάτων και του φωτός που εκπέμπει το Σέλας σε διάφορες αποστάσεις από την επιφάνεια της Γης, για να καταγράψουμε τη σειρά με την οποία μεταβάλλονται αυτά τα μεγέθη στις αντίστοιχες αποστάσεις. Το πρόβλημα όμως είναι ότι έξω από την ατμόσφαιρα δεν είναι δυνατόν να σταθεί ακίνητο οποιοδήποτε όργανο. Θα πρέπει να περιφέρεται σε τροχιά γύρω από τη Γη, οπότε μοιραία θα αλλάζει η θέση του συνεχώς. Πώς θα μπορούσε να λυθεί αυτό το πρόβλημα;


    Η THEMIS επί σκοπόν


    Πριν από μερικά χρόνια ο έλληνας διαστημικός φυσικός Βασίλης Αγγελόπουλος πρότεινε στη NASA ένα φιλόδοξο σχέδιο για να λύσει αυτό ακριβώς το πρόβλημα. Συγκεκριμένα πρότεινε την τοποθέτηση πέντε όμοιων δορυφόρων σε διαφορετικές τροχιές γύρω από τη Γη, έτσι ώστε να «ευθυγραμμίζονται», σε διάφορες αποστάσεις από τη Γη ο καθένας, μία φορά κάθε τέσσερις ημέρες. Αν τη στιγμή της ευθυγράμμισης τύχαινε να συμβεί μια μαγνητική υποκαταιγίδα, οι δορυφόροι θα ήταν στην ιδανική θέση για να μετρήσουν όλες τις ποσότητες που υπεισέρχονται στην εξέλιξη του φαινομένου. Τις μετρήσεις των δορυφόρων θα συμπλήρωνε μια σειρά από επίγειους σταθμούς παρατήρησης, τοποθετημένους στρατηγικά στην Αλάσκα και στον Καναδά. Το πείραμα εγκρίθηκε από τη NASA και ονομάστηκε THEMIS, αρκτικόλεξο του πλήρους τίτλου «Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms» (χρονική αλληλουχία των γεγονότων και αλληλεπιδράσεις μεγάλης κλίμακας κατά τη διάρκεια υποκαταιγίδων). Οι δορυφόροι τέθηκαν σε τροχιά τον Φεβρουάριο του 2007 και από τότε η ομάδα του Βασίλη Αγγελόπουλου περίμενε την ευκαιρία να «ακτινογραφήσει» μια υποκαταιγίδα, που θα συνέβαινε τη στιγμή της ευθυγράμμισης των πέντε δορυφόρων.


    Η μαγική στιγμή


    Η μεγάλη ευκαιρία δόθηκε στις 26 Φεβρουαρίου 2008, οπότε ξέσπασε μια υποκαταιγίδα ακριβώς τη στιγμή της ευθυγράμμισης. Η διαδοχική καταγραφή των στοιχείων από τους δορυφόρους και τους επίγειους σταθμούς παρατήρησης αποκάλυψε τελικά τον μηχανισμό δημιουργίας μιας υποκαταιγίδας. Πρώτα παρατηρήθηκε από τους δορυφόρους ανασύνδεση των μαγνητικών γραμμών. Ενάμισι λεπτό αργότερα οι επίγειοι σταθμοί παρατήρησαν την ενίσχυση του Βορείου Σέλαος και άλλο ενάμισι λεπτό αργότερα οι δορυφόροι παρατήρησαν μεταβολή του μαγνητικού πεδίου της Γης. Η αλληλουχία αυτή των γεγονότων έδειξε, πέρα από κάθε αμφισβήτηση, ότι η ανασύνδεση είναι το αίτιο και η υποκαταιγίδα το αποτέλεσμα. Η ανακάλυψη αυτή θεωρήθηκε τόσο σημαντική ώστε αποτέλεσε και το θέμα του εξωφύλλου του περιοδικού «Science» στο φύλλο της 15ης Αυγούστου, στο οποίο δημοσιεύονται και τα αποτελέσματα της ομάδας του καθηγητή Αγγελόπουλου.


    Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.

    Science
    Σίβυλλα
    Helios Kiosk