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.
|
|