211service.com
Fysiker upptäcker nytt sätt att mäta jordens magnetfält
Jordens magnetfält är en förvånansvärt rik källa till information om planetens struktur. Mätningar av fältet i en skala av några meter kan avslöja nedgrävda föremål som landminor eller arkeologiska fragment. Magnetiska fältkartor på kilometerskalan kan hjälpa till att lokalisera geologiska formationer som indikerar förekomst av olja eller andra mineraler. Och i den största skalan avslöjar jordens fält detaljer om geodynamo som genererar den.
Men det finns en mellanskala över längder på tiotals till hundratals kilometer som är relativt dåligt studerad. I teorin borde detta avslöja viktiga detaljer om beteendet hos den yttre manteln, den soltysta dynamo i jonosfären och jonströmmar i saltvatten som skulle kunna användas för att mäta havscirkulationen, en viktig faktor i modeller för klimatförändringar.
Det enda sättet att mäta fältet på denna skala är att flyga apparaten tillräckligt känslig för att upptäcka den på ett flygplan eller en satellit. Men den enorma kostnaden för sådana uppdrag förklarar till stor del mängden data.
Idag beskriver James Higbie vid Bucknell University i Pennsylvania och några kompisar ett helt nytt sätt att mäta jordens magnetfält. Denna nya teknik har potential att generera magnetfältskartor till en bråkdel av kostnaden för konventionella tekniker.
Deras idé är att utnyttja det naturligt förekommande lagret av natriumatomer i mesosfären, cirka 50 till 80 kilometer över jordens yta. Planen är att få dessa atomer att ställas i linje med jordens magnetfält när de förekommer, något som kan göras relativt enkelt genom att zappa dem med en cirkulärt polariserad laserstråle.
När atomerna och fältet är exakt i linje, inträder en resonanseffekt som modifierar fluorescensen från natrium D1 och D2 spektrallinjerna. Det är något som lätt kan plockas upp på marken med en kamera.
Detta ger ett mått på fältets styrka vid den punkten. Så att göra en karta är bara en fråga om att mäta fältstyrkan på många punkter.
Higbie och co bygger för närvarande en 20 Watt lasertesta idén. När tekniken väl är fulländad borde det vara ett enkelt jobb att göra mätningar över hela planeten.
Det beror på att infrastrukturen för att göra jobbet till stor del är på plats. Många teleskop med adaptiv optik använder redan laser för att få natriumatomer i mesosfären att fluorescera. De använder sedan dessa atomer som ledstjärnor för att kalibrera kikarsiktets adaptiva optik.
De data som detta producerar borde ge ett nytt sätt att studera jordens struktur i en skala som till stor del har ignorerats fram till nu. En bra tid att vara geofysiker.
Ref: arxiv.org/abs/0912.4310 : Magnetometri med mesosfäriskt natrium
Obs: Jag tar en paus under semesterperioden, tillbaka den 4 januari. Under tiden kommer bloggen att visa höjdpunkterna från det som har varit ett intressant år för Physics arXiv Blog.
Med vänliga hälsningar,
Kentucky