Uzay fiziği

Uzay fiziği Dünya'nın üst atmosferinde doğal olarak oluşan plazmalar üzerine yapılan çalışmalardır. Bununla birlikte, geniş yelpazeli birçok konuyu kapsar, örneğin, güneşin fiziğini kapsayan 'heliophysics': güneş rüzgarları, gezegen manyetosferleri  ve ionosferleri, auroralar, kozmik ışınlar ve sinkroton ışınımı.Uzay fiziği, uzay hava durumu çalışmasının temel bir parçası olmakla birlikte, sadece evreni anlamakta değil, genel gündelik hayatı da anlamakta da önemli etkilere sahiptir. Bunlardan bazıları haberleşme uyduları ve Meteoroloji uyduları üzerinedir. Uzay fiziği, diğer astrofizik alanlarından farklı olmakla beraber, onların aksine benzer fenomenler üzerine çalışmaktansa, yüksek hızdaki roketlerin ve uzay araçlarının, kalkış alanlarındaki ölçümler üzerine uzmanlaşır.

Uzay fiziğinin tarihi, antik Çin'de Güneş lekelerinin bulunmasına dayanır. Çinliler, aynı zamanda, pusulanın çalışma prensiplerini de bulmuş, ama nasıl çalıştığını anlayamamışlardır. 16. yüzyılda, William Gilbert'in De Magnete adlı çalışmasında, ilk defa Dünya'nın manyetik alanına değinmesiyle birlikte, yani Dünya'nın, kendi içinde kocaman bir mıknatıs olduğunu öne sürmesiyle, pusulanın iğnesinin neden kuzeyi gösterdiği açıklandı. Pusulaların iğnelerinde kaydedilen sapma ile de, navigasyon haritalarında manyetik sapmaların kaydedilmesiyle, Londra'nın etrafındaki  sapmaların daha detaylı çalışmaları, saatçi ve İngiliz soylu topluluklarında bulunan, George Graham, düzensiz manyetik dalgaları, Alexander Von Humboldt tarafından konulan şimdiki adıyla manyetik fırtınaları keşfetmiştir. Gauss ve William Weber, Dünya'nın manyetik alanıyla ilgili dikkatli ölçümleri sonucunda, Dünya'nın manyetik alanında sistematik ve rastgele dalgalanmalar fark etmiştir. Bu çıkarımdan sonra da, Dünya'nın tek, izole bir şeyden ziyade, dış etkenlerden etkilenen bir şey olduğu fark edilmiştir. Bireysel auroralar ve jeomanyetik bozukluklar arasındaki ilişki ise, Andres Celcius ve Olof Peter Hiorter tarafından, 1747 yılında fark edilmiştir. 1860 yılında ise, Elias Loomis (1811-1889), görülebilecek en büyük auroara olayanın, manyetik bir kutbun oval olarak 20-25 derece etrafında tanıklık edilebileceğini gösterdi. 1881 yılında da, Herman Fritz, sabit manyetik alan çizgilerini gösteren bir harita yayınladı.

1870 yılının sonlarına doğru, Henri Becquerel, ilk kez önceden kaydedilen istatistiksel korelasyonlar için bir açıklama sundu: Güneş lekeleri, hızlı protonların kaynağı olmalıdır. Bu protonlar, Dünya'nın manyetik alanının kutupları tarafından yönlendirilmektedir. Yirminci yüzyılın başlarında, bu fikirlerden yola çıkarak, Kristan Birkeland, teralla adında, vakumlu alanda, katot ışınlarını kullanarak, güneş ışınlarını taklit etmek suretiyle, Dünya'nın manyetik alanını taklit eden bir laboratuvar cihazı inşa etti. Bununla birlikte, Dünya'nın manyetik alanı ve güneş rüzgarlarının etkileşimi üzerine bir teori geliştirilmeye başlandı.

Uzay fiziği, ciddi bir çalışma olarak başlamasa da, 1950'nin başlarında yapılan ilk situ ölçümlerinin yapılmasından sonra, Van Allen önderliğiyle ilk roketlerin yerden 110 kilometre yukarıya atıldı. 1958 yılında, ilk amerikan uydusundaki gayger sayacı, Explorer 1, Dünya'nın radyasyon kemerlerini tespit etti. Sonradan bunlar Van Allen kuşakları olarak isimlendirildi. Dünya'nın manyetik alanı ve gezegenler arası uzay arasındaki sınırın da sonrasında Explorer 10 tarafından üzerine çalışıldı. Gelecekte, uzay gemisiyle Dünya'nın yörüngesinin dışına yapılacak seyahatler için güneş rüzgarlarının yapısı ve bilişimi çok daha detaylı bir şekilde çalışıldı.