Удивительная неподвижность возникает при столкновении солнечного ветра с магнитосферой Земли

Энергия солнечного ветра, взаимодействуя с магнитосферным "пузырем" вокруг Земли, создает волны энергии, которые кажутся неподвижными.

Это новое открытие, сделанное учеными из Имперского университета, улучшает наше понимание условий вокруг Земли, способствующих "космической погоде", которая может повлиять на наши технологии - от спутников связи на орбите до линий электропередач на земле.

Солнце выпускает поток заряженных частиц, называемых солнечным ветром. На поверхности Земли мы защищены от этого потока магнитосферой - пузырем, созданным магнитным полем Земли.

Когда солнечный ветер попадает в магнитосферу, по границе между ними передаются волны энергии. Ученые полагали, что волны должны распространяться в направлении солнечного ветра, но новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Communications, показало, что некоторые волны делают прямо противоположное.

Стоячие волны

Ранее ведущий исследователь д-р Мартин Арчер с кафедры физики Имперского университета и его коллеги установили, что граница магнитосферы вибрирует, как барабан. Когда импульс солнечного ветра, похожий на барабанную дробь, ударяет в самый передний край нашего магнитосферного пузыря, волны устремляются к магнитным полюсам Земли и отражаются обратно.

В последней работе рассматриваются волны, которые образуются по всей поверхности магнитосферы, с использованием комбинации моделей и наблюдений со спутников НАСА THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms).

Исследователи обнаружили, что когда импульсы солнечного ветра ударяют по магнитосфере, образующиеся волны не только гоняются взад и вперед вдоль линий поля Земли, но и движутся против солнечного ветра.

Команда использовала модели, чтобы проиллюстрировать, как энергия ветра, идущего от Солнца, и энергия волн, идущих против него, могут аннулировать друг друга, создавая "стоячие волны", в которых задействовано много энергии, но которые, кажется, никуда не идут.

Доктор Арчер сказал: "Это похоже на то, что происходит, если вы пытаетесь подняться по эскалатору едущему вниз. Будет казаться, что вы вообще не двигаетесь, хотя вы прилагаете массу усилий".

Эти стоячие волны могут сохраняться дольше, чем те, которые перемещаются вместе с солнечным ветром. Это означает, что они дольше ускоряют частицы в околоземном пространстве, что может привести к потенциальному воздействию на такие регионы, как радиационные пояса Земли, аврора или ионосфера.

Исследователи также говорят, что стоячие волны могут возникать и в других местах Вселенной, от магнитосфер других планет до периферии черных дыр.

Звуковые волны

Исследователи также перевели электромагнитные сигналы со спутников THEMIS в звук, что позволило нам услышать звуки волн, перемещающихся через границу магнитосферы.

Доктор Арчер добавил: "В то время как в симуляции мы можем видеть, что происходит повсюду, спутники могут измерять эти волны только там, где они есть, давая нам лишь временные ряды, волнистые линии. Такие данные лучше всего подходят для нашего слуха, чем для зрения, поэтому прослушивание данных часто дает нам более интуитивное представление о том, что происходит.

"Вы можете услышать глубокий дыхательный звук стоячих поверхностных волн, который сохраняется на протяжении всего времени, увеличиваясь в громкости с каждым ударом импульса. Более высокие тональные звуки, связанные с другими типами волн, длятся не так долго".

"Пульсации на магнитопаузе, идущие против потока, образуют азимутально неподвижные поверхностные волны" М. О. Арчер, М. Д. Хартингер, Ф. Плашке, Д. Дж. Саутвуд и Л. Растеттер статья опубликована в журнале Nature Communications.