Vijf jaar EPT-waarnemingen

Ruimtefysica
De Energetic Particle Telescope (EPT) werd op 7 mei 2013 aan boord van de ESA-satelliet PROBA-V gelanceerd naar een LEO-polaire satellietbaan op een hoogte van 820 km. Het instrument levert nu al 5 jaar waarnemingen die sterke variaties aantonen, in het bijzonder van het aantal elektronen tijdens geomagnetische stormen, die ook geassocieerd worden met injecties in de binnenste stralingsgordel. EPT werd ontworpen om elektronen, protonen en helium-ionen goed van elkaar te onderscheiden, zodat het onmiddellijke en ondubbelzinnige hoge kwaliteitsmetingen kan uitvoeren in de stralingsgordels, vooral in de binnenste zone, ondanks de intense protonenflux aldaar.

Geomagnetische stormen

De EPT-detector laat zien dat de van elektronenstromen zeer veranderlijk zijn in de buitenste band (L> 4 Re). De buitenste band is gescheiden van de binnenste riem (L <2) door het gleufgebied. Tijdens de sterkste geomagnetische stormen zijn duidelijke injecties in de gleuf en de binnenste band zichtbaar. Het onderste paneel van Figuur 1 toont de Disturbed Storm Time (Dst) –index (Stormverstoringstijd-index) gedurende dezelfde periode van 5 jaar. Omgekeerde Dst-pieken komen overeen met geomagnetische stormen.

Sommige MeV-elektronen worden in kleine hoeveelheden in de binnenste band waargenomen, zelfs tijdens periodes waarin ze niet worden waargenomen door Van Allen Sondes. Deze zijn niet te wijten aan protonverontreiniging, maar aan injecties van deeltjes uit de buitenste band tijdens de sterkste geomagnetische stormen van maart en juni 2015, en september 2017. Elektronen met lagere energie worden ook tijdens minder sterke stormen geïnjecteerd.

Met het nieuwe hoge resolutie-EPT-instrument kunnen we de dynamica van relativistische elektronen bestuderen, inclusief MeV-elektronen in de binnenste stralingsgordel, en onthullen hoe en wanneer dergelijke elektronen worden geïnjecteerd en hoe lang ze blijven voordat ze aardatmosfeer verspreid worden of verloren gaan door andere mechanismen.

Stromingskaarten

Uitgezet op een kaart op 820 km hoogte worden intense elektronenstromingen waargenomen op hoge breedtegraden, die overeenkomen met de penetratie van de buitenste gordel op lage hoogten, en in de Zuid-Atlantische Anomalie (South Atlantic Anomaly SAA) die overeenkomt met elektronen die vastzitten in de binnenste gordel. In de SAA worden twee populaties met verschillende oorsprongen waargenomen in de noordelijke en zuidelijke delen.

Referenties

  • Katsiyannis, A.C., Dominique, M., Pierrard, V., Rosson, G.L., Keyser, J.D., Berghmans, D., Kruglanski, M., Dammasch, I.E., Donder, E.D. (2018). The detection of ultra-relativistic electrons in low Earth orbit. Journal of Space Weather and Space Climate, 8, A01. https://doi.org/10.1051/swsc/2017041 Open Access
  • López Rosson, G. (2018). Van Allen radiation belts dynamics revealed from PROBA V/EPT observations (doctoral dissertation). Université catholique de Louvain, Louvain-la-Neuve, Belgium. Retrieved from http://hdl.handle.net/2078.1/208083  Open Access
  • López Rosson, G., Pierrard, V. (2017). Analysis of proton and electron spectra observed by EPT/PROBA-V in the South Atlantic Anomaly. Advances in Space Research, 60(4), 796–805. https://doi.org/10.1016/j.asr.2017.03.022
  • Pierrard, V., Lopez Rosson, G., Botek, E. (2019). Dynamics of Megaelectron Volt Electrons Observed in the Inner Belt by PROBA‐V/EPT. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 124(3), 1651–1659. https://doi.org/10.1029/2018JA026289
Elektronenstroom gemeten door EPT
Figuur 2: Elektronenstroom gemeten door EPT op Kanaal 1 (500-600 keV) van 21 mei 2013 tot 1 januari 2018 (Credit: Pierrard et al., 2018).
Elektronenstroom gemeten door EPT
Figuur 3: Elektronenstroom gemeten door EPT in Kanaal 5 (1-2.4 MeV) (bovenste paneel) en Kanaal 6 (2.4-8 MeV) (onderste paneel) van 21 mei 2013 tot januari 2018 (Credit: Pierrard et al., 2018). Injecties in de binnengordel worden nog waargenomen voor de sterkste stormen voor elektronen met een energie E <2.4 MeV, maar niet voor hogere energielevels.
Kaart van de elektronenstromen waargenomen met EPT
Figuur 4: Kaart van de elektronenstromen waargenomen met EPT in het Kanaal 5 (1-2.4 MeV) tijdens oktober 2013. 5 vierkanten die gebruikt worden om elektronenstroomvariaties te bepalen zijn ook geïllustreerd, evenals de constante L (zwarte) lijnen die overeenkomen met L = 3,5 (dichter bij de evenaar) en L = 6,5 (hogere breedtegraden) (Credit: Pierrard et al., 2018).