211service.com
Fizycy odkrywają nowy sposób pomiaru pola magnetycznego Ziemi
Pole magnetyczne Ziemi jest zaskakująco bogatym źródłem informacji o budowie planety. Pomiary pola w skali kilku metrów mogą ujawnić zakopane obiekty, takie jak miny czy fragmenty archeologiczne. Mapy pola magnetycznego w skali kilometrowej mogą pomóc w zlokalizowaniu formacji geologicznych, które wskazują na obecność ropy naftowej lub innych minerałów. A w największej skali pole ziemskie ujawnia szczegóły dotyczące geodynama, które je generuje.
Istnieje jednak skala pośrednia dla długości od dziesiątek do setek kilometrów, która jest stosunkowo słabo zbadana. Teoretycznie powinno to ujawnić ważne szczegóły dotyczące zachowania zewnętrznego płaszcza, dynama słonecznego spokoju w jonosferze i prądów jonowych w słonej wodzie, które można wykorzystać do pomiaru cyrkulacji oceanicznej, głównego czynnika w modelach zmian klimatycznych.
Jedynym sposobem na zmierzenie pola w tej skali jest latanie aparatem wystarczająco czułym, aby wykryć je w samolocie lub satelicie. Ale ogromny koszt takich misji w dużej mierze wyjaśnia rzadkość danych.
Dzisiaj James Higbie z Bucknell University w Pensylwanii wraz z kilkoma kumplami przedstawia zupełnie nowy sposób pomiaru pola magnetycznego Ziemi. Ta nowa technika może potencjalnie generować mapy pola magnetycznego za ułamek kosztów technik konwencjonalnych.
Ich pomysł polega na wykorzystaniu naturalnie występującej warstwy atomów sodu w mezosferze, około 50 do 80 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Plan polega na tym, aby te atomy zrównały się z polem magnetycznym Ziemi w miarę ich przechodzenia, co można zrobić stosunkowo łatwo, uderzając je kołowo spolaryzowaną wiązką laserową.
Kiedy atomy i pole są dokładnie wyrównane, pojawia się efekt rezonansu, który modyfikuje fluorescencję z linii widmowych sodu D1 i D2. To coś, co można łatwo uchwycić na ziemi za pomocą aparatu.
Daje to pomiar natężenia pola w tym punkcie. Tak więc zrobienie mapy to tylko kwestia pomiaru natężenia pola w wielu punktach.
Higbie i spółka obecnie budują laser o mocy 20 W, aby przetestować ten pomysł. Gdy technika zostanie udoskonalona, wykonywanie pomiarów na całej planecie powinno być proste.
Dzieje się tak, ponieważ infrastruktura do wykonywania pracy jest w dużej mierze na miejscu. Wiele teleskopów z optyką adaptacyjną wykorzystuje już lasery do powodowania fluorescencji atomów sodu w mezosferze. Następnie używają tych atomów jako gwiazd przewodnich do kalibracji optyki adaptacyjnej swojego oscyloskopu.
Uzyskane w ten sposób dane powinny zapewnić nowy sposób badania struktury Ziemi na skalę, która do tej pory była w dużej mierze ignorowana. Dobry czas na bycie geofizykiem.
Nr ref.: arxiv.org/abs/0912.4310 : Magnetometria z mezosferycznym sodem
Uwaga: robię sobie przerwę w okresie wakacyjnym, 4 stycznia. W międzyczasie blog będzie pokazywał najważniejsze wydarzenia z interesującego roku dla Physics arXiv Blog.
Wszystkiego najlepszego,
Kentucky