ドラムのように磁場が振動する

NASA衛星は、地球の磁場の外殻で最初の定在波を検出します

特に高速で短い太陽嵐が地球の磁場に衝突すると、磁気圏界面(青)および磁気圏内部(緑)に定在波が発生します。 ©E. Masongsong / UCLA、M. Archer / QMUL、H. Hietala / UTU
読み上げ

保護振動:激しい太陽嵐が地球の磁場に当たると、その外側の境界は鼓膜のように揺れ、定在波を形成します。 マグネトポーズのそのような波パターンは、45年前に理論的に予測されていました。 しかし、研究者が「Nature Communications」誌に報告するように、NASAのTHEMIS衛星の使用を明確に実証できるようになったのは今だけです。

地球磁気圏の複雑な層のおかげで、私たちは宇宙線と太陽風から保護されています。 強い太陽嵐では、高エネルギー粒子のごく一部しか上層大気に侵入できず、壮大なオーロラを作り出します。 しかし、このようなプラズマタワーの影響は、磁場の外側の境界領域であるマグネトポーズに影響を与えているわけではありません。

理論的に予測された:マグネトポーズの定在波。 ©マーティン・アーチャー

定在波の秘密

太陽風との衝突により、磁場の境界層全体が振動します。 膜のように、表面波はその上に広がります。 45年前に仮定された理論によると、これらの波は特定の条件下で特定の形をとることができます。グラーツの宇宙研究所のコルト共著者フェルディナンド・プラシュケ。

そのような定在波は、振動が昼側から極に伝播し、そこで電離層によってそこで反射されるときに発生します。 この前後の動きの周波数が一致する場合、波のピークとトラフは同じ場所に残っているように見えます。 また、ギターの弦やドラムの膜がこのような定在波を形成する可能性があります。

宇宙の「シュレーゲル」と磁場の出会い

ただし、問題:これまでのところ、磁気圏界面でそのような定在波を検出できる科学者はいませんでした。 「45年間にわたる検索の失敗に直面して、これらの鼓膜のような振動は存在しない可能性があるという憶測がありました」とロンドンのクイーンメアリー大学の第一著者マーティンアーチャーは言います。 彼と彼のチームは現在、NASAのTHEMIS衛星からの磁場データを再評価しています。 ディスプレイ

実際、彼らは完璧な宇宙のタイミングのおかげで結実しました。 2007年8月に、THEMIS衛星は、地球の磁場に対する特に激しい急速な太陽嵐の影響を記録したためです。 この高速ジェットは、わずか100ミリ秒以内に大量の高エネルギー粒子をマグネトポーズの内側半分に投げつけ、緊張した鼓膜に当たる木etのように作用しました。

最終的に証明された

決定要因は、記録されたデータが、この衝突中にマグネトポーズがカオス波を形成しただけではないことを示していることです。 その代わり、研究者が報告しているように、非常に低周波の振動が発生し、その振る舞いは定在波の形成を示しました。 言い換えれば、理論上45年前に予測されたように、磁場の外側の境界は鼓膜のように揺れていました。

ドラムとしての地球の磁場 Martin Archer

「これは、このメカニズムが存在することを示す最初の直接観察です」とアーチャーと彼のチームは述べています。 「これは、プラズマ境界がそのような固有モードの形で表面波のエネルギーを捕捉できることを証明します。」しかし、そのような定在波が磁気休止で発生する頻度と必要な条件はまだ不明です。 (Nature Communications、2019; doi:10.1038 / s41467-018-08134-5)

出典:クイーンメアリーロンドン大学、オーストリア科学アカデミー

-ナジャ・ポドブレガー