<– Gambarajah menunjukkan semua 11 buah pesawat angkasa lepas Cluster, Double Star dan misi-misi THEMIS beredar mengelilingi bumi. Ketiga-tiga misi ini adalah mengkaji alam sekitar magnetosfera bumi. (Kredit: ESA)

Data Cluster telah membantu menyediakan bagi ahli-ahli sains dengan satu pandangan baru proses-proses magnetospheric, mencabar teori-teori yang ada tentang pecahan-ribut magnetik (magnetic substorms) yang menyebabkan aurorae dan gangguan dalam isyarat-isyarat GPS.

Permulaan magnetic substorms yang bermula di magnetosfera (magnetosphere) bumi telah dijelaskan dengan dua persaingan model-model: gangguan semasa dan penyambungan semula tanah hampir. Kepercayaan-kepercayaan semasa telah dicabar menggunakan data daripada satelit-satelit ESA Cluster, dan CNSA Double Star, satu misi dengan penyertaan ESA. Penyelidikan mutakhir mencadangkan satu jenis ketiga substorm permulaan.

Magnetic substorms kerap mengakibatkan aurorae yang cerah dan berwarna-warni di latitud tinggi, di tempat-tempat seperti Skandinavia atau Kanada. Aurorae ini adalah disebabkan oleh elektron-elektron yang bertenaga yang melingkari bawah garis-garis medan magnet bumi dan berlanggar dengan atom atmosferik di suatu ketinggian kira-kira 100 kilometer. Elektron-elektron bertenaga datang dari magnetotail, terletak di bahagian malam bumi di mana angin solar mengunjurkan garis-garis medan magnet bumi ke dalam satu ekor panjang.

Di pusat magnetotail adalah sebuah rantau yang lebih padat dikenali sebagai lembaran plasma. Plasma adalah gas yang terkandung ion-ion dan elektron yang ada elektrik neutral. Ia dibawa jarak yang luas dalam angkasa dan dipandukan oleh tindakan medan-medan magnetik dan elektrik. Satu substorm menyebabkan pertukaran-pertukaran keras dalam lembaran plasma. Ia menjana ion-ion dan elektron dan melemparkan mereka ke arah bumi. Substorm sendiri boleh terjadi sebagai satu siri atau dalam pengasingan.

Selain menghasilkan pameran cantik cahaya, substorms juga membangkitkan sebahagian besar ionosfera bumi, mengganggu penerimaan isyarat-isyarat GPS dan komunikasi antara bumi dan mengorbit satelit-satelit. Walaupun berdekad penyelidikan angkasa, mekanisme yang menyebabkan permulaan substorms tinggal menjadi rahsia.

Terdapat tiga acara bersekutu dengan permulaan satu substorm: auroral semakin terang, gangguan semasa, dan penyambungan semula magnetik.

Auroral lebih terang adalah satu perubahan yang tiba-tiba cahaya aurora daripada kelabu muda ke aurora yang amat cerah dan berwarna-warni di satu altitud /ketinggian kira-kira 100 kilometer, dapat dilihat daripada permukaan tanah.

Gangguan semasa berlaku di satu ketinggian secara kasar 60 000 kilometer di bahagian-malam atau pada jarak yang keenam untuk bulan dan adalah bersekutu dengan naik turun gelora dalam medan magnet.

Penyambungan semula magnetik ialah proses di mana baris-baris medan magnet daripada domain-domain magnetik yang berbeza berlanggar dan menyambung semula, memanaskan dan memecut plasma. Ia berlaku pada kira-kira satu pertiga jarak ke bulan atau di satu ketinggian 120 000 kilometer, dalam satu permukaan rata yang nipis dekat khatulistiwa magnetik bagi magnetotail.

Prof Sergeev (St Petersburg State University, Russia) dan rakan-rakan sekerja dari Eropah, AS dan Cina telah mengkaji tiga turutan tercetusnya substorm, daripada data dikumpulkan oleh lembaga Cluster dan Double Star pada 26 September 2005. Buat pertama kalinya, data menunjukkan bahawa proses gangguan semasa dan penyambungan semula magnetik boleh berbetulan dalam ruang angkasa dan masa yang ditunjuk, mungkin, dua bahagian proses yang sama.

Mereka juga mendapati yang dalam kes ini, penyambungan semula magnetik berlaku lebih dekat ke bumi daripada biasa, hampir terletak dengan proses gangguan semasa, antara 60 000 dan 90 000 kilometer. Berhubungan setempat kecerahan auroral telah ditangkap beberapa puluhan saat kemudian oleh satu pengimej ultra ungu ke dalam satelit NASA IMAGE.

“Ukuran-ukuran kelompok (Cluster) berbilang titik (multipoint) dan kemungkinan liputan ruang bersama-sama dengan Bintang Pendua (Double Star) telah memainkan peranan penting dalam membuat kemungkinan pemerhatian-pemerhatian unik ini”, komen Sergeev.

Pada bulan Februari 2007, NASA telah melancarkan THEMIS, satu misi lima-satelit bertujuan untuk mengkaji permulaan pecahan ribut (substorms). “Dengan satelit-satelit saintifik yang banyak dalam orbit, kita tidak pernah ada satu peluang sebelum ini untuk mengkaji alam sekitar solar magnetospheric sejagat dan proses-proses fizikal yang terlibat,” kata Philippe Escoubet, saintis projek Cluster dan Double Star dari agensi angkasa Eropah.

Sumber dari European Space Agency