Fyzici objevují nový způsob měření magnetického pole Země

Magnetické pole Země je překvapivě bohatým zdrojem informací o struktuře planety. Měření pole v měřítku několika metrů může odhalit zasypané předměty, jako jsou nášlapné miny nebo archeologické fragmenty. Mapy magnetického pole v kilometrovém měřítku mohou pomoci lokalizovat geologické formace, které indikují přítomnost ropy nebo jiných minerálů. A v největším měřítku odhaluje zemské pole podrobnosti o geodynamu, které jej generuje.

Existuje však střední měřítko v délkách desítek až stovek kilometrů, které je poměrně špatně prozkoumáno. Teoreticky by to mělo odhalit důležité detaily o chování vnějšího pláště, solárně tichého dynama v ionosféře a iontových proudů ve slané vodě, které by mohly být použity k měření oceánské cirkulace, hlavního faktoru v modelech klimatických změn.

Jediný způsob, jak změřit pole v tomto měřítku, je létat s přístrojem dostatečně citlivým, aby jej detekoval v letadle nebo satelitu. Ale obrovské náklady na takové mise do značné míry vysvětlují řídkost dat.

Dnes James Higbie z Bucknell University v Pensylvánii a několik přátel nastínili zcela nový způsob měření magnetického pole Země. Tato nová technika má potenciál generovat mapy magnetického pole za zlomek ceny konvenčních technik.

Jejich myšlenkou je využít přirozeně se vyskytující vrstvu atomů sodíku v mezosféře, asi 50 až 80 kilometrů nad povrchem Země. Plánem je přimět tyto atomy, aby se při jejich postupu vyrovnaly se zemským magnetickým polem, což lze poměrně snadno provést pomocí kruhově polarizovaného laserového paprsku.

Když jsou atomy a pole přesně zarovnány, spustí se rezonanční efekt, který modifikuje fluorescenci ze spektrálních čar sodíku D1 a D2. To je něco, co lze snadno zachytit na zemi pomocí fotoaparátu.

To poskytuje měření síly pole v tomto bodě. Vytvoření mapy je tedy jen otázkou měření intenzity pole v mnoha bodech.

Higbie a spol. v současné době staví 20W laserový test nápadu. Jakmile bude technika zdokonalena, mělo by být snadné provádět měření po celé planetě.

Je to proto, že infrastruktura k provádění této práce je z velké části na místě. Mnoho dalekohledů s adaptivní optikou již používá lasery k tomu, aby atomy sodíku v mezosféře fluoreskovaly. Tyto atomy pak použijí jako vodící hvězdy ke kalibraci adaptivní optiky svého dalekohledu.

Data, která to produkuje, by měla poskytnout nový způsob studia struktury Země v měřítku, které bylo až dosud z velké části ignorováno. Dobrý čas být geofyzikem.

Ref: arxiv.org/abs/0912.4310 : Magnetometrie s mezosférickým sodíkem

Poznámka: Přes prázdniny si dávám pauzu, zpět 4. ledna. Mezitím bude blog ukazovat to nejdůležitější z roku, který byl pro Physics arXiv Blog zajímavý.
Vše nejlepší,
Kentucky

skrýt