Udforskningen af himlens struktur VI.

Indtil slutningen af 1950erne var det den almindelige opfattelse, at der uden for eksosfæren befandt sig et mægtigt tomrum, som kun af og til blev gennemtrængt af byger af ladede partikler fra Solen, kosmiske stråler fra det interstellare rum og nedfaldende meteorer. Denne opfattelse, der blev fremført af videnskabsmænd, der ikke var i stand til at foretage direkte målinger af forholdene ved højder på over 200 km, blev effektivt gendrevet under USAs første satellit, Explorer I's første færd i 1958.

Selv om Explorer I var mindre end de Sputniksatellitter, som tidligere var blevet opsendt af Sovjetunionen, var den stuvet med avancerede instrumenter under ledelse af James A. Van Allen. Han var fysiker ved State University of Iowa og havde, i en halv snes år studeret stråling og magnetfelter i atmosfæren. Sammen med nogle andre forskere var han begyndt at betvivle, at verdensrummet var tomt, men at det faktisk var fuld af aktivitet med stråling, ikke fra stråler med energi, men fra ladede partikler. Fra en bane, der nåede op i 2400 kilometers højde, åbenbarede den ca. 15 kg tunge satellit, hvad Van Allen karakteriserede som »en bred, dyb stribe af viden, 7500 km lang og 2200 km tyk omkring Jordens bæltested«.

Først registrerede Explorer I's strålingsmåler, der målte hyppigheden af sammenstødene med ladede partikler, karakteren af det mønster, som Van Allen og hans forskerteam havde forventet. På sin bane over USA, hvor satellitten foretog undersøgelser 400 km ud i rummet, konstaterede den mere og mere partikelladet bestråling. Men senere, højt oppe over ækvator, faldt registreringerne pludseligt og kom ofte ned på nul. En af forskerne, husker Van Allen, »henledte vor opmærksomhed på noget, vi alle vidste, men midlertidigt havde negligeret. En ekstrem høj stråling ville kunne forstyrre instrumenterne og føre til registreringer på nul«. En af dem udbrød: »Rummet er radioaktivt!«

Det var selvfølgelig en overdrivelse, men de kendsgerninger, der blev resultatet af den fortsatte udforskning af rummet, var ikke mindre interessante. Det, som man troede var et tomrum, viste sig at være relativt rigt på materialer, og det, som man troede udgjorde den yderste grænse for Jordens beskyttende skjold, eksosfæren, viste sig at være omgivet af en langt større udstråling, som strengt taget ikke udgør nogen del af atmosfæren, men som er uløseligt knyttet til den og til livet på Jorden.

Som Van Allen og andre med ham havde regnet med, blæser der en slags vind igennem rummet i form af en konstant strøm af meget små partikler, som farer ud fra Solen med en gennemsnitsfart på over 11/2 million km i timen. Denne solvind, som fortrinsvis er sammensat af positivt ladede protoner og negativt ladede elektroner af brint og helium, under et kaldet plasma, er nærmest at sammenligne med en let brise.

Ude i rummet indeholder den omkring 90 partikler pr. kubiktomme, mens der ved havets overflade på Jorden findes 443 trillioner (dvs. 443 efterfulgt af 18 nuller) atmosfæriske partikler pr. kubiktomme. Men solvinden har stadig reel indflydelse. Det er dens skyld, at en kornets støvhale ofte ikke ses at strække sig bagud i kometens bane, men i retning bort fra Solen, idet solvinden blæser den skæv. Solvindens tilstedeværelse har vakt håb om, at mennesket engang vil kunne sejle gennem rummet ved hjælp af kæmpemæssige foliessejl.

Da eksistensen af en vedvarende solvind var blevet fastslået som en kendsgerning, stilledes forskerne over for et logisk spørgsmål. Hvad forhindrer den i at bestråle Jorden? Det er kun sjældent, at udbrud af solvind fejer ind i Jordens umiddelbare omgivelser. Den ødelæggende indvirkning på radioforbindelser og magnetkompasser samtidig med fantastiske forekomster af nord og sydlys vidner om de ødelæggelser, der ville indtræffe, hvis solvinden ikke blev afbøjet på en eller anden måde.

Beskyttelsen mod denne ødelæggelse, som blev opdaget af Van Allen, skyldes Jordens magnetfelt i form af usynlige kraftlinjer, der tæt ved Jorden lægger sig som en løkke fra den ene magnetiske pol til den anden, og som længere ude i rummet fordrejes af solvinden til en slags forlængede dråber. Forskerne mente oprindelig, at magnetfeltet var mest effektivt i to smalle bælter centreret over ækvator. Det ene af disse bælter, som under et betegnes Van Allenbælterne eller zonerne, strækker sig op mellem 1000 og 5000 km. Det andet og større bælte findes i 10.00060.000 kilometers højde. Når nogle af solvindens højenergiske partikler ved nogle indviklede processer, som forskerne ikke forstår til fulde, kommer ind i disse strålingsbælter, træder de i forbindelse med de magnetiske kraftlinjer og opfanges. De bevæger sig i spiral langs med kraftlinjerne fra den ene pol til den anden og rikochetterer frem og tilbage, »ligesom fanger, der er dømt til for altid at løbe op og ned ad en vindeltrappe«, som en har karakteriseret det.

På den anden side af Van Allenbælterne, hvor de magnetiske kraftlinjer bøjes mod de magnetiske poler, kolliderer de ladede solvindpartikler med ionosfæren og oplyser himlen med nordlys. Med baggrund i data fra længere ude i rummet har videnskabsmændene fundet ud af, at plasmapartikler, der opfanges i Van Allenbælterne, sammen med dem, der fremkalder nordlys, kun udgør en meget lille brøkdel af de partikler, der fra Solen strømmer ned mod Jorden. Resten afbøjes ved grænsen til Jordens magnetfelt, magnetosfæren.

Ved grænsefladen mellem magnetosfæren og solvinden, magnetopausen, er der balance i trykket mellem plasmapartiklerne i magnetosfæren og solvindens partikler. Grænsen ligger ikke fast. Den bevæger sig frem og tilbage som følge af ændringer i solvindens kraft. Jorden hvirvles igennem rummet »inden i et langstrakt hulrum udhulet af solvinden,« som Van Allen har udtrykt det, og solvinden strømmer ud fra Solen ligesom vand og flyder omkring i magnetosfæren, som om den omslutter en bredvinget, elektrisk rokke. I over 60.000 kilometers højde over Jorden mod Solen findes en slags bovbølge, hvor sammenstødet med plasmaen presser magnetopausen ned mod Jorden. På den anden side af kloden, modsat Solen, strækker magnetosfæren sig udefter i en lang keglestub, indtil solvindstrømmen genforenes et eller andet sted ude i rummet langt uden for Månens bane.