Žemės atmosfera teka. Kiekvieną dieną maždaug po 90 tonų medžiagos pabėga iš mūsų planetos aukštesnės atmosferos ir atsiduria kosmose. Nors misijos, kaip Europos kosmoso agentūros (EKA) „Cluster“, tyrė šį nuotėkį, kyla vis dar daug klausimų. Kodėl Žemė praranda atmosferą?
Atsižvelgus į mūsų atmosferos dydį, 90 tonų per dieną yra nedidelis nuotėkis. Žemės atmosfera sveria maždaug penkis kvadrilijonus tonų, taigi pavojaus, kad ją greitai prarasime, nėra. Tačiau norint suprasti kitų planetų atmosferą, kuriose galėtų egzistuoti gyvybė, mūsų atmosferą suprasti labai svarbu, rašo phys.prg. Mokslininkai Žemės magnetinę aplinką tyrė nuo 2000-ųjų, kuomet buvo paleista keturių erdvėlaivių „Cluster“ misija.
Žemės magnetinis laukas yra sudėtingas: jis tęsiasi nuo mūsų planetos vidaus iki pat kosmoso ir daro įtaką kosmoso sluoksniui, vadinamam magnetosfera. Magnetosfera ir jos vidinė dalis (plazmosfera) – spurgos formos regionas, esantis ant atmosferos, kuris sukasi kartu su Žeme ir tęsiasi maždaug 20 tūkst. kilometrų, – yra atakuojami krūvį turinčių dalelių ir jonų, kurie įkalinti šokinėja tarp lauko linijų.
Magnetosfera susiduria su saulės vėjais ir yra nuolatos bombarduojama dalelių – protonų ir elektronų, kurie mus pasiekia iš Saulės. Čia mūsų magnetinis laukas veikia tarsi skydas, atbaidantis pavojingus saulės vėjus. Tačiau mūsų magentosferos skydas turi pažeidžiamų vietų: Žemės poliuose, vadinamose poliarinėse kepurėse, lauko linijos yra atviros ir čia saulės vėjų dalelės gali pasiekti Žemę, pripildydamos magnetosferą dalelėmis. Lygiai taip pat kaip dalelės gali judėti į vidų šiomis poliarinėmis linijomis, jos gali judėti ir išorėn. Jonai iš Žemės aukštesnės atmosferos – jonosferos, kuri tęsiasi maždaug tūkstantį kilometrų virš Žemės, taip pat pripildo šį regioną. Kaip šis procesas vyksta, mokslininkai tiksliai nežino. Manoma, kad Žemės magnetinė aplinka užpildoma tik iš Saulės atskriejančiomis dalelėmis.
Devintajame dešimtmetyje spėta, kad Žemės atmosfera teka į plazmosferą ir greitai pasirodė, kad šis spėjimas teisingas. Stebėjimai parodė, kad atsitiktiniai plazmos stulpai judėjo į išorę, į magnetosferos pakraštį. Vėlesnių tyrimų metu rastas ir antras atmosferos nuotėkio šaltinis. tekėjo nuolatos. Be atsitiktinio plazmos stulpų nuotėkio, per poliarinius regionus atmosferą medžiaga ( deguonies, vandenilio ir helio jonai) palieka nuolat.
Kiekvieną sekundę iš Žemės išteka maždaug po kilogramą medžiagos. Jei skaičiuotume vien tik šaltuosius jonus (lengvus vandenilio jonus, kuriems reikia mažiau energijos tam, kad ištrūktų ir kurie turi mažesnę energiją magnetosferoje), per metus Žemė netenka tūkstanių tonų medžiagos. Šaltieji jonai yra svarbūs – daugelis palydovų negali jų aptikti dėl žemos energijos, tačiau jie atsakingi už reikšmingą dalį medžaigos praradimo Žemėje. Lieka esminis klausimas – kaip jonai pabėga ir iš kur jie kyla?
Manoma, kad vienas iš esminių jonų pabėgimo procesų yra centrifuginis pagreitis, kuris įgreitina jonus Žemės poliuose tuo metu, kai jie peržengia besikeičiančias magnetinio lauko linijas. Šie jonai atsiduria skirtingose trajektorijose, įgauna energiją ir tolsta nuo žemės iki vadinamos magnetinės uodegos, kur atmosfera ištįsta. Ten jie sąveikauja su plazma ir grįžta į Žemę kur kas didesniu greičiu, nei iš jos pajudėjo – savotiškas bumerango efektas. Tokią didelę energiją turinčios dalelės taip pat kelią grėsmę ir kosmosu paremtomis technologijomis, tad suprasti jų veikimą itin svarbu.
