الطاقة من الرياح الشمسية التي تتفاعل مع "فقاعة" الغلاف المغناطيسي حول الأرض تخلق موجات من الطاقة يبدو أنها لا تزال قائمة.
هذا الاكتشاف الجديد ، من البحث الذي قاده علماء إمبراطوريون ، يحسن فهمنا للظروف حول الأرض التي تساهم في "طقس الفضاء" ، والذي يمكن أن يؤثر على تقنيتنا من أقمار الاتصالات في المدار إلى خطوط الكهرباء على الأرض.
"إنه مشابه لما يحدث إذا حاولت صعود سلم متحرك لأسفل. سيبدو الأمر وكأنك لا تتحرك على الإطلاق ، على الرغم من أنك تبذل الكثير من الجهد ". - دكتور مارتن آرتشر
تطلق الشمس تيارًا من الجسيمات المشحونة يسمى الرياح الشمسية. على سطح الأرض ، نحن محميون من هذا الوابل بواسطة الغلاف المغناطيسي - فقاعة ناتجة عن المجال المغناطيسي للأرض.
عندما تضرب الرياح الشمسية الغلاف المغناطيسي ، تنتقل موجات الطاقة على طول الحدود بين الاثنين. اعتقد العلماء أن الموجات يجب أن تتموج في اتجاه الرياح الشمسية ، لكن الدراسة الجديدة ، التي نُشرت مؤخرًا في طبيعة الاتصالات، يكشف أن بعض الموجات تفعل العكس تمامًا.
الموجات الموقوفه
سابقًا ، قام الباحث الرئيسي الدكتور مارتن آرتشر ، من قسم الفيزياء في إمبريال ، وزملاؤه بتأسيس مركز تهتز حدود الغلاف المغناطيسي مثل الأسطوانة. عندما تضرب نبضة شبيهة بعصا الطبل من الرياح الشمسية مقدمة فقاعة الغلاف المغناطيسي ، تتسابق الموجات نحو الأقطاب المغناطيسية للأرض وتنعكس مرة أخرى.
يأخذ العمل الأخير في الاعتبار الموجات التي تتشكل عبر سطح الغلاف المغناطيسي بأكمله ، باستخدام مجموعة من النماذج والملاحظات من سواتل THEMIS (تاريخ الأحداث والتفاعلات الكبيرة أثناء العواصف الفرعية) التابعة لناسا.
وجد الباحثون أنه عندما تضرب نبضات الرياح الشمسية الغلاف المغناطيسي ، فإن الموجات التي تتشكل لا تتسابق فقط ذهابًا وإيابًا على طول خطوط مجال الأرض ، ولكنها تنتقل أيضًا ضد الرياح الشمسية.
فيلم من نتائج المحاكاة عند خط الاستواء (يسار) وخط الزوال الظهيرة (يمين). تتحرك حدود الغلاف المغناطيسي (الأسود) بسبب الموجات السطحية التي تضغط (أحمر) أو تخلخل (أزرق) الغلاف المغناطيسي. تم تحويل التذبذبات أيضًا إلى صوت مصاحب.
استخدم الفريق نماذج لتوضيح كيف أن طاقة الرياح القادمة من الشمس وطاقة الأمواج التي تسير عكسها يمكن أن تلغي بعضهما البعض ، مما يخلق `` موجات واقفة '' تنطوي على الكثير من الطاقة ولكن يبدو أنها لا تذهب إلى أي مكان.
قال الدكتور آرتشر: "الأمر مشابه لما يحدث إذا حاولت صعود سلم متحرك لأسفل. سيبدو الأمر وكأنك لا تتحرك على الإطلاق ، على الرغم من أنك تبذل الكثير من الجهد ".
يمكن أن تستمر هذه الموجات الواقفة لفترة أطول من تلك التي تسافر مع الرياح الشمسية. هذا يعني أنها موجودة لفترة أطول لتسريع الجسيمات في الفضاء القريب من الأرض ، مما يؤدي إلى تأثيرات محتملة في مناطق مثل أحزمة إشعاع الأرض ، أو الشفق القطبي ، أو الأيونوسفير.
يقول الباحثون أيضًا أن الموجات الواقفة قد تحدث في أماكن أخرى من الكون ، من الأغلفة المغناطيسية للكواكب الأخرى إلى محيط الثقوب السوداء.
موجات صوت
قام الباحثون أيضًا بترجمة الإشارات الكهرومغناطيسية من الأقمار الصناعية THEMIS إلى صوت ، مما يسمح لنا بالاستماع إلى أصوات الموجات التي تنتقل عبر حدود الغلاف المغناطيسي.
تم تحويل ضغطات وانحرافات الغلاف المغناطيسي كما تم قياسها بواسطة أقمار THEMIS إلى صوت مسموع.
وأضاف الدكتور آرتشر: "بينما في المحاكاة يمكننا رؤية ما يحدث في كل مكان ، يمكن للأقمار الصناعية قياس هذه الموجات فقط حيث تعطينا فقط خطوط متسلسلة زمنية ومتعرجة. هذا النوع من البيانات هو الأنسب لحاسة السمع لدينا أكثر من البصر ، لذا فإن الاستماع إلى البيانات يمكن أن يعطينا غالبًا فكرة بديهية عما يحدث.
"يمكنك سماع صوت التنفس العميق لموجات السطح الدائمة التي تستمر طوال الوقت ، حيث يرتفع حجمها كلما ضربت كل نبضة. الأصوات المرتفعة الحدة ، المرتبطة بأنواع أخرى من الموجات ، لا تدوم لفترة طويلة تقريبًا ".
لمزيد من المعلومات حول هذا البحث ، راجع الموجات الدائمة المدهشة عند حافة الفقاعة المغناطيسية للأرض الموجودة في بيانات وكالة ناسا.
المرجع: "تموجات Magnetopause تتعارض مع تدفق الموجات السطحية الثابتة السمتية" بقلم MO Archer و MD Hartinger و F. Plaschke و DJ Southwood و L. Rastaetter ، 6 أكتوبر 2021 ، طبيعة الاتصالات.
DOI: 10.1038/s41467-021-25923-7
