Za każdym razem, gdy impuls uderza w zewnętrzną granicę tarczy - region zwany magnetopauzą - wstrząsy falują przez jej powierzchnię, a następnie odbijają się z powrotem, gdy docierają do biegunów magnetycznych, tak jak twarz bębna faluje, gdy uderzają go perkusiści.
I (walec bębnowy) po raz pierwszy odkąd 45 lat temu naukowcy zaproponowali magnetopauzę podobną do bębna, że technologia zarejestrowała to zjawisko bezpośrednio, twierdzą naukowcy.
Magnetosfera dzienna, strona pola magnetycznego bezpośrednio między Ziemią a Słońcem, jest ogromnym miejscem. Zwykle rozciąga się on około 10 razy na promień Ziemi w kierunku Słońca lub około 41 000 mil (66 000 kilometrów), powiedział główny badacz Martin Archer, fizyk plazmy kosmicznej na Queen Mary University of London.
Jak zauważył Archer, ruchy w magnetopauzie mogą wpływać na przepływ energii w środowisku kosmicznym Ziemi. Na przykład na magnetopauzę może wpływać wiatr słoneczny, a także naładowane cząstki w postaci plazmy, która zdmuchuje słońce. Z kolei te interakcje z magnetopauzą mogą potencjalnie uszkodzić technologię, w tym sieci energetyczne i urządzenia GPS.
Chociaż fizycy sugerowali, że wybuchy z kosmosu mogą wibrować magnetopauzę jak bęben, nigdy nie widzieli jej w akcji. Archer wiedział, że będzie to trudne wyzwanie do uchwycenia; potrzebnych byłoby kilka satelitów w odpowiednich miejscach we właściwym czasie (to znaczy, gdy magnetopauza została rozbita silnym impulsem). Miały nadzieję, że satelity te nie tylko wychwytują wibracje, ale także wykluczają inne czynniki, które mogły spowodować fale w bębnie lub się do nich przyczynić.
Ale Archer i jego zespół byli niezrażeni i studiowali teorię oscylacji podobnych do bębnów, biorąc pod uwagę pewne złożoności, które zostały pominięte w oryginalnej teorii, powiedział Archer Live Live. „Wymagało to połączenia bardziej realistycznych modeli całej magnetosfery dziennej, a także przeprowadzenia globalnych komputerowych symulacji reakcji magnetosfery na ostre impulsy”.
Te modele i symulacje „dały nam testowalne prognozy do wyszukiwania w obserwacjach satelitarnych” - powiedział.
Następnie naukowcy opracowali „listę kryteriów, które byłyby wymagane, aby przedstawić jednoznaczne dowody istnienia tego bębna”, powiedział Archer. Kryteria te były ścisłe i wymagały obecności co najmniej czterech satelitów w rzędzie w pobliżu granicy magnetosfery. Dopiero wtedy naukowcy mogli zebrać dane dotyczące impulsu napędowego, ruchu granicy i dźwięków charakterystycznych w magnetosferze.
O dziwo, wszystko poszło na miejscu dla badaczy. Historia zdarzeń NASA i interakcji makroskopowych w czasie misji Substorms (THEMIS) obejmuje pięć identycznych sond, które badały polarną 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.
„Znaleźliśmy pierwsze bezpośrednie i jednoznaczne dowody obserwacyjne, że magnetopauza wibruje na stojącym wzorze falowym, podobnie jak bęben, po uderzeniu silnym impulsem”, powiedział Archer. „Biorąc pod uwagę 45 lat od początkowej teorii, zasugerowano, że mogą po prostu nie wystąpić, ale pokazaliśmy, że są możliwe”.
Archer opisuje to odkrycie bardziej szczegółowo w utworzonym przez siebie filmie.
Odkrycie było muzyką dla uszu Archera.
„Pole magnetyczne Ziemi jest gigantycznym instrumentem muzycznym, którego symfonia ma na nas ogromny wpływ w wyniku pogody kosmicznej” - powiedział. „Wiemy, że analogi do instrumentów dętych i smyczkowych występują w nim od dziesięcioleci, ale teraz możemy dodać trochę perkusji do miksu”.
Jednak w zasadzie nie można usłyszeć tych wibracji w przestrzeni. „Wykryte przez nas częstotliwości - 1,8 i 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 ciśnienia związane z oscylacjami nie byłyby wystarczająco silne, aby poruszyć bębenek bębenkowy” - zauważył. Aby usłyszeć dane, on i jego zespół musieli „zmanipulować dane z czułych instrumentów na sondach THEMIS, aby przekształcić sygnały w coś dla nas słyszalnego”.
Nota redaktora: Historia została poprawiona, aby zmienić megaherce na miliherce. Miliherc jest tysiąc razy mniejszy niż herc, dlatego częstotliwości z magnetopauzy są zbyt niskie, aby ludzkie ucho mogło je usłyszeć.
