استخدم فريق باحث في معهد البحوث البيئية للأرض- والفضاء (Isee) بجامعة ناغويا في اليابان مستشعرًا صنعته مؤسسة آيتشي ستيل؛ لإنشاء مقياس المغناطيسية بخاصية استشعار المعاوقة المغناطيسية (MIM) ليقيس التغيرات في المجال المغناطيسي الأرضي.

رُغم التقلبات المغناطيسية الأرضية لها ارتباط وثيق بالظواهر التي تحدث في الفضاء الخارجي، استطاع الباحثون في فيزياء طبقات الجو العليا وفيزياء الفضاء استخدام مقياس (MIM) لتحديد حالة طقس الفضاء من الأرض دون الاستعانة بالأقمار الصناعية. وقد نشروا النتائج في مجلة البحوث الجيوفيزيائية في قسم فيزياء الفضاء.

ويشرح المؤلف الرئيسي ماساهيتو نوزيه قائلاً: “في السنوات الأخيرة، أصبحت رحلة الفضاء للعامة أمرٌ عادي. إضافةً إلى ذلك، أطلقت مشاريع البوابة المشتركة بين اليابان والولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي لإنشاء محطة فضاء في مدار القمر. ولهذا نحتاج إلى المزيد من المعلومات الآنية لطقس الفضاء لمعرفة ما يحدث في الفضاء لسلامة وصيانة المركبات الفضائية”.

ورغم أن الناس يتخيلون بأن الفضاء فراغ، إلا أنه ممتلئ بالبلازما الفضائية التي تتكون من جزيئات مشحونة متراصة في غازٍ ساخن. وحينما تتفاعل هذه الجزئيات مع المجال المغناطيسي للأرض، تحدث ظواهر “طقس الفضاء”، كالعواصف الأرضية المغناطيسية أو الشفق القطبي التي قد تؤثر في الأقمار الصناعية والمحطات الفضائية وأيضًا ملاحي الفضاء. ورُغم أهمية مراقبة طقس الفضاء غير أنه من الصعب بقاء جهاز في الفضاء ومراقبته باستمرار.

ومن ناحية أخرى، فإن التغيرات البيئية التي تحدث في الفضاء يمكن ملاحظتها من الأرض لأنها تنتقل على شكل موجات كهرومغناطيسية بمحاذاة المجال المغناطيسي للأرض. وللأسف الأساليب القياسية لعمل مثل هذه الملاحظات ليست مجدية دائمًا لأنه من الضروري تحديد التقلبات الضعيفة للمجال المغناطيسي وغالبًا ما تكون جزءًا صغيرًا من حجم المجال المغناطيسي للأرض.

وطور الأستاذ المشارك نوزيه في معهد البحوث البيئية للأرض- والفضاء بالتعاون مع مؤسسة آيتشي ستيل نظامًا منخفض التكلفة لقياس المجال المغناطيسي للأرض باستخدام أثر المعاوقة المغناطيسية (MIM) الذي اكُتشف في 1993 في جامعة ناغويا. ورغم أن جهاز استشعار مؤسسة آيتشي ستيل في بدايته كان لقياس مكون التيار المتردد للمجال الأرض مغناطيسي فقط، إلا أن الباحثين وضعوا فيه دائرة حلقية مغلقة ذات تدفق مغناطيسي لتوسيع نطاق القياس.

إن مقياس (MIM) المطور حديثًا ملائم لرصد الظواهر كالعواصف التي تولدت نتيجة تعزيز الضغط الحركي للرياح الشمسية وأيضًا تذبذبات أرضمغناطيسية طويلة المدى. كما أنه خفيف الوزن وكفاءته عالية وغير مكلف نسبيًا. وهذا من شأنه تسهيل بناء شبكة مراقبة متعددة الاتجاهات يمكنها أن تسرع مراقبة البيئة الفضائية وبحوث طقس الفضاء.    

ركب نوزيه جهاز (MIM) لمدة شهر للرصد المستمر في مرصد مينياما للرصد الميداني التجريبي قرب كيوتو، اليابان. ورغم أن تقلبات المغناطيس الأرضي يصعب تحديدها استطاع نوزيه تحديد تلك التي تقارب 100,000/1 من حجم المجال المغناطسيس للأرض.

ويوضح نوزيه: “إن الظوهر المتعددة التي تحدث في الفضاء تنتقل على شكل موجات كهرومغنطيسية في بلازما بمحاذاة المجال المغناطيسي للأرض وتنتج عن ذلك تقلبات مغناطيسية أرضية ضعيفة على الأرض. ولذلك، من الممكن استخدام المستشعر المغناطيسي الذي طُوّر في هذا البحث لتقصي الظواهر التي تحدث في الفضاء دون مغادرة الأرض”.

وأضاف: “إن هذه التقلبات المغناطيسية الأرضية تدل على الطاقة الكهرومغناطيسية في الفضاء وعلاقتها بالظواهر مثل تكوُّن الشفق ووزن وكثافة البلازما. ونتوقع بأن تحليلاً مفصلاً يمكنه إحداث تطور في المراقبة الآنية لبيئة الفضاء وتقدم في بحوث طقس الفضاء”.

المصدر: https://phys.org

ترجمة: مارية خان

تويتر: @translatethee

مراجعة وتدقيق: زينب محمد