Naukowcy badający pole magnetyczne Ziemi odkryli, że elektryczne bicie jej serca płynie w kierunku przeciwnym do tego, co przewidują długotrwałe modele.
Ziemię otacza ogromna bańka magnetyczna zwana tzw magnetosferaktóry chroni planetę przed wiatr słonecznystrumień naładowanych cząstek stale wiejący ze Słońca. Kiedy wiatr słoneczny zderza się z Pole magnetyczne Ziemipobudza prądy elektryczne i siły magnetyczne, które napędzają pogodę kosmiczną rekordowe zorze na burze, które mogą zakłócić satelity, sieci energetyczne i łączność.
Przez dziesięciolecia naukowcy wierzyli, że magnetosfera ma prosty układ elektryczny, z ładunkiem dodatnim po porannej („świcie”) stronie Ziemi i ładunkiem ujemnym po wieczornej („zmierzchu”), co odzwierciedla sposób, w jaki pola elektryczne zwykle wypychają naładowane cząstki z obszarów dodatnich do ujemnych. Jednak nowe dane satelitarne i symulacje komputerowe pokazują, że obraz jest bardziej złożony i częściowo wywrócony do góry nogami.
Zespół kierowany przez Yusuke Ebiharę, profesora w Instytucie Badawczym ds. Zrównoważonej Ludzkości na Uniwersytecie w Kioto w Japonii, odkrył, że poranna strona magnetosfery w rzeczywistości ma ładunek ujemny, podczas gdy wieczorna strona jest dodatnia.
Ustalenia, opisane w A papier opublikowane na początku tego roku w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Space Physics, udoskonalają wiedzę naukowców na temat przepływu sił elektrycznych i magnetycznych przez kosmiczne środowisko Ziemi — spostrzeżenia, które mogą ulepszyć pogoda kosmiczna prognozowanie i ochrona technologii na orbicie i na ziemi.
Aby dojść do swoich wniosków, Ebihara i jego zespół przeanalizowali dane z NASA Magnetospheric Multiscale lub MMS-ymisja badająca, w jaki sposób energia słoneczna gwałtownie przenosi się w przestrzeń bliską Ziemi, badając, w jaki sposób pola magnetyczne Słońca i Ziemi łączą się i rozłączają. Proces ten, zwany rekoneksją magnetyczną, gwałtownie uwalnia energię słoneczną w przestrzeń bliską Ziemi, podsycając burze i zorze polarne.
Naukowcy przeprowadzili także szczegółowe symulacje komputerowe, aby odtworzyć warunki wokół Ziemi pod stałym strumieniem wiatr słoneczny. Wyniki potwierdziły, że bieguny zachowują się zgodnie z oczekiwaniami, ale obszary w pobliżu równika są odwrócone, a na dużym obszarze występują przeciwne układy ładunków.
„W konwencjonalnej teorii biegunowość ładunku w płaszczyźnie równikowej i nad obszarami polarnymi powinna być taka sama” – stwierdził Ebihara w swoim badaniu oświadczenie. „Dlaczego zatem widzimy przeciwne bieguny między tymi regionami?”
To odwrócenie, dodała Ebihara, można wytłumaczyć ruchem naładowanych cząstek, a nie gromadzeniem się ładunków elektrostatycznych. Kiedy energia z słońce uderza w pole magnetyczne Ziemi, powoduje to osocze krążyć po planecie. Po ciemnej stronie Ziemi plazma płynie zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przemieszcza się w stronę biegunów. Tymczasem, zgodnie z oświadczeniem, linie pola magnetycznego Ziemi biegną od półkuli południowej do półkuli północnej – w górę w pobliżu równika i w dół w pobliżu biegunów.
Ponieważ ruch plazmy i linie pola magnetycznego są zorientowane w przeciwnych kierunkach, ich interakcja zmienia sposób gromadzenia się ładunku elektrycznego w różnych częściach magnetosfery, powodując zaobserwowane przez naukowców „odwrócenie”.
„Zarówno siła elektryczna, jak i rozkład ładunku są rezultatami, a nie przyczynami ruchu plazmy” – stwierdziła Ebihara w tym samym oświadczeniu.
Pokazując, że różne części magnetosfery mogą zachowywać się w przeciwny sposób, badanie dodaje niuansów modelom tego, jak energia słoneczna przedostaje się do górnych warstw atmosfery Ziemi.
Odkrycia te mogą również rzucić światło na środowiska magnetyczne innych światów, takich jak Jupiter I Saturnktórego gigantyczne magnetosfery oddziałują z wiatrem słonecznym w podobny sposób – twierdzą naukowcy.
