Ziemskie pole magnetyczne eksploduje jak bęben, ale nikt go nie słyszy

Za każdym razem, gdy impuls uderza w zewnętrzną granicę tarczy - obszar znany jako magnetopauza - szarpie jej powierzchnię, a następnie odbija się z powrotem, gdy dotrą do biegunów magnetycznych, tak jak tarcza bębna marszczy się, gdy perkusjonista ją bije.

I (werble) jest to pierwszy raz, odkąd naukowcy zaproponowali 45 lat temu koncepcję magnetopauzy jak bęben, zgodnie z którą technologia zarejestrowała to zjawisko bezpośrednio - stwierdzili naukowcy. [Co to za hałas? 11 dziwnych i tajemniczych dźwięków na ziemi i poza nią]

Dzienna magnetosfera, strona pola magnetycznego znajdująca się bezpośrednio między Ziemią a Słońcem, to rozległe miejsce. Zwykle rozciąga się około 10 razy więcej niż promień Ziemi w kierunku Słońca, czyli około 41 000 mil (66 000 kilometrów), powiedział główny badacz Martin Archer, fizyk plazmy kosmicznej z Queen Mary University w Londynie..

Archer zauważył, że ruchy magnetopauzy mogą wpływać na przepływ energii w środowisku kosmicznym Ziemi. Na przykład na magnetopauzę może wpływać wiatr słoneczny, a także naładowane cząstki w postaci plazmy, które zdmuchują słońce. Z kolei te interakcje z magnetopauzą mogą spowodować uszkodzenie technologii, w tym sieci energetycznych i urządzeń GPS.

Chociaż fizycy sugerowali, że podmuchy z kosmosu mogą wibrować magnetopauzę jak bęben, nigdy nie widzieli jej w akcji. Archer wiedział, że uchwycenie tego zjawiska będzie trudne; potrzebowałoby się kilku satelitów w odpowiednich miejscach we właściwym czasie (to znaczy tak, jak magnetopauza została wysadzona silnym impulsem). Mieliśmy nadzieję, że te satelity nie tylko wychwycą wibracje, ale także wykluczą inne czynniki, które mogły powodować lub przyczyniać się do powstawania fal przypominających bębny..

Archer i jego zespół byli niezrażeni i przestudiowali teorię oscylacji przypominających bęben, biorąc pod uwagę pewne zawiłości, które zostały pominięte w oryginalnej teorii, powiedział Archer. „Wymagało to połączenia bardziej realistycznych modeli całej magnetosfery dziennej, a także przeprowadzenia globalnych symulacji komputerowych reakcji magnetosfery na ostre impulsy”.

Te modele i symulacje „dały nam sprawdzalne prognozy, których można było szukać w obserwacjach satelitarnych” - powiedział.

Następnie naukowcy opracowali „listę kryteriów, które byłyby wymagane, aby dać jednoznaczny dowód istnienia tego bębna” - powiedział Archer. Kryteria te były surowe i wymagały obecności co najmniej czterech satelitów w rzędzie w pobliżu granicy magnetosfery. Dopiero wtedy naukowcy mogliby zebrać dane na temat impulsu napędowego, ruchu granicy i charakterystycznych dźwięków w magnetosferze - powiedział..

O dziwo, naukowcom wszystko ułożyło się na swoim miejscu. Historia zdarzeń i interakcji w skali makro NASA podczas misji Substorms (THEMIS) ma pięć identycznych sond, które badały zorzę polarną lub światła polarne. Te statki kosmiczne były w stanie zaznaczyć każde pole, którego Archer i jego zespół potrzebowali, aby potwierdzić, że magnetosfera wibruje jak bęben, powiedział. [Infografika: Atmosfera ziemska od góry do dołu]

„Znaleźliśmy pierwszy bezpośredni i jednoznaczny dowód obserwacyjny, że magnetopauza wibruje we wzór fali stojącej, jak bęben, po uderzeniu silnym impulsem” - powiedział Archer. „Biorąc pod uwagę 45 lat od powstania pierwotnej teorii, sugerowano, że po prostu mogą się one nie pojawić, ale pokazaliśmy, że są możliwe”.

Archer bardziej szczegółowo opisuje to odkrycie w stworzonym przez siebie filmie.

Odkrycie było muzyką dla uszu Archera.

„Ziemskie pole magnetyczne to gigantyczny instrument muzyczny, którego symfonia ma na nas ogromny wpływ poprzez pogodę kosmiczną” - powiedział. „Od dziesięcioleci znamy analogi instrumentów dętych i smyczkowych, ale teraz możemy dodać do miksu także trochę perkusji”.

Jednak w zasadzie niemożliwe jest usłyszenie tych wibracji w przestrzeni. „Wykryte przez nas częstotliwości - [między] 1,8 a 3,3 miliherca - są ponad 10 000 razy zbyt niskie, aby były słyszalne dla ludzkiego ucha” - powiedział Archer.

Co więcej, „w przestrzeni jest tak mało cząstek, że ciśnienie związane z oscylacjami nie byłoby wystarczająco silne, aby poruszyć błonę bębenkową” - zauważył. Aby usłyszeć dane, on i jego zespół musieli „manipulować danymi z wrażliwych instrumentów na pokładzie sond THEMIS, aby przekształcić sygnały w coś słyszalnego dla nas”.

Badanie zostało opublikowane online (12 lutego) w czasopiśmie Nature Communications.

Uwaga redaktora: Historia została poprawiona, aby zmienić megaherc na miliherc. Miliherc jest tysiąc razy mniejszy niż herc, dlatego częstotliwości z magnetopauzy są zbyt niskie, aby ludzkie ucho mogło je usłyszeć.

• Galeria zdjęć: Niesamowite zorze polarne
• Wszystkiego najlepszego, Hubble! 10 epickich zdjęć z kultowego teleskopu kosmicznego
• Zdjęcia: Wielkie amerykańskie zaćmienie Słońca w 2017 roku

Pierwotnie opublikowano w dniu .