Приливы — одно из древнейших явлений, известных физике. Океанские воды поднимаются и опускаются, как часы, в ответ на гравитационное притяжение Солнца и Луны. В приливах нет ничего удивительного.
Тем не менее, исследователи, изучающие приливы, только что обнаружили большой сюрприз. В плазмосфере Земли есть приливы, и они очень странные. Открытие было опубликовано в выпуске Nature Physics от 26 января.
Плазмосфера представляет собой кривобокий бублик из холодной плазмы внутри магнитного поля Земли. Он создается утечкой из верхней части земной атмосферы (ионосферы). Внешняя поверхность плазмосферы называется «плазмопаузой» — именно здесь были обнаружены приливы.
«Мы можем думать о плазмопаузе как о поверхности «плазменного океана», окружающего Землю», — говорит один из ведущих авторов Цюаньци Ши из Шаньдунского университета. «Используя 40-летнюю базу данных спутниковых наблюдений, мы сообщаем о первом обнаружении лунных приливов на поверхности этого плазменного океана».
Неудивительно, что гравитация Луны растягивала и модулировала форму плазмосферы. Ведь плазмосфера состоит из материи, а материя реагирует на гравитацию. Но ответ оказался не таким, как ожидали исследователи.
Ши объясняет: «Интересно, что лунный прилив плазмосферы образует выпуклость в несколько процентов, которая смещена на 90 градусов впереди оси Земля-Луна, что значительно отличается от прилива в жидких океанах Земли».
Это необъяснимое смещение было подтверждено почти 36 000 пересечений плазмопаузы различными космическими аппаратами в течение почти четырех солнечных циклов с 1977 по 2015 год.
Что происходит? Исследователи не уверены, но они полагают, что гравитация и электромагнетизм, возможно, объединили свои силы, чтобы произвести новый вид приливного эффекта.
Космическим физикам давно известно, что гравитация Луны влияет на ветры в ионизированных верхних слоях атмосферы Земли. Это означает, что Луна может изменять электрические токи в ионосфере, изменяя электромагнитные поля. Исследовательская группа изучила данные NASA Van Allen Probes и обнаружила, что электрические поля, проникающие в плазмосферу, действительно модулируются лунными приливами. Компьютерные модели предполагают, что эти поля могут сдвигать выпуклость на 90 градусов и объясняют ее ежедневные и ежемесячные изменения.
«Наше открытие этого плазменного приливного эффекта может указывать на фундаментальный механизм взаимодействия в системе Земля-Луна, который ранее не рассматривался», — говорит Ши. «Понимание этого явления может привести к улучшению прогнозов космической погоды и повышению безопасности космических кораблей и спутников».
