L'energia del vento solare che interagisce con la "bolla" magnetosferica attorno alla Terra crea onde di energia che sembrano ferme.
Questa nuova scoperta, dalla ricerca guidata dagli scienziati imperiali, migliora la nostra comprensione delle condizioni intorno alla Terra che contribuiscono al "tempo spaziale", che può avere un impatto sulla nostra tecnologia dai satelliti per le comunicazioni in orbita alle linee elettriche a terra.
“È simile a quello che succede se provi a salire una scala mobile in discesa. Sembrerà che non ti muovi affatto, anche se stai facendo un sacco di sforzi". — Dott. Martin Archer
Il Sole rilascia un flusso di particelle cariche chiamato vento solare. Sulla superficie terrestre, siamo protetti da questo sbarramento dalla magnetosfera, una bolla creata dal campo magnetico terrestre.
Quando il vento solare colpisce la magnetosfera, le onde di energia vengono trasferite lungo il confine tra i due. Gli scienziati pensavano che le onde dovessero incresparsi nella direzione del vento solare, ma il nuovo studio, pubblicato di recente in Nature Communications, rivela che alcune onde fanno esattamente l'opposto.
Onde stazionarie
In precedenza, il ricercatore capo Dr. Martin Archer, del Dipartimento di Fisica dell'Imperial, e i suoi colleghi hanno stabilito il il confine della magnetosfera vibra come un tamburo. Quando un impulso simile a una bacchetta del vento solare colpisce la parte anteriore della nostra bolla magnetosferica, le onde corrono verso i poli magnetici della Terra e vengono riflesse all'indietro.
L'ultimo lavoro considera le onde che si formano sull'intera superficie della magnetosfera, utilizzando una combinazione di modelli e osservazioni dei satelliti THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) della NASA.
I ricercatori hanno scoperto che quando gli impulsi del vento solare colpiscono la magnetosfera, le onde che si formano non solo corrono avanti e indietro lungo le linee del campo terrestre, ma viaggiano anche contro il vento solare.
Filmato dei risultati della simulazione all'equatore (a sinistra) e al meridiano di mezzogiorno (a destra). Il confine della magnetosfera (nero) si sposta a causa delle onde superficiali, che comprimono (rosso) o rarefanno (blu) la magnetosfera. Anche le oscillazioni sono state convertite in audio di accompagnamento.
Il team ha utilizzato dei modelli per illustrare come l'energia del vento proveniente dal Sole e quella delle onde che vanno contro di esso potrebbero annullarsi a vicenda, creando "onde stazionarie" che richiedono molta energia ma sembrano non andare da nessuna parte.
Il dottor Archer ha detto: “È simile a quello che succede se provi a salire una scala mobile in discesa. Sembrerà che non ti muovi affatto, anche se stai facendo un sacco di sforzi".
Queste onde stazionarie possono persistere più a lungo di quelle che viaggiano con il vento solare. Ciò significa che sono in circolazione più a lungo per accelerare le particelle nello spazio vicino alla Terra, portando a potenziali impatti in regioni come le cinture di radiazione terrestre, l'aurora o la ionosfera.
I ricercatori affermano anche che le onde stazionarie possono verificarsi in altre parti dell'universo, dalle magnetosfere di altri pianeti alle periferie dei buchi neri.
Onde sonore
I ricercatori hanno anche tradotto in audio i segnali elettromagnetici dei satelliti THEMIS, permettendoci di ascoltare i suoni delle onde che viaggiano attraverso il confine magnetosferico.
Compressioni e rarefazioni della magnetosfera misurate dai satelliti THEMIS convertite in suono udibile.
Il Dr. Archer ha aggiunto: “Mentre in una simulazione possiamo vedere cosa sta succedendo ovunque, i satelliti possono misurare queste onde solo dove ci stanno dando solo serie temporali, linee sinuose. Questo tipo di dati è in realtà più adatto al nostro senso dell'udito che alla vista, quindi ascoltare i dati può spesso darci un'idea più intuitiva di cosa sta succedendo.
“Puoi sentire il suono profondo del respiro delle onde di superficie stazionarie persistere per tutto il tempo, aumentando di volume man mano che ogni impulso colpisce. I suoni acuti, associati ad altri tipi di onde, non durano così a lungo.
Per ulteriori informazioni su questa ricerca, vedere Sorprendenti onde stazionarie al bordo della bolla magnetica della Terra trovata nei dati della NASA.
Riferimento: "Increspature della magnetopausa che vanno contro il flusso formano onde di superficie stazionarie azimutali" di MO Archer, MD Hartinger, F. Plaschke, DJ Southwood e L. Rastaetter, 6 ottobre 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-25923-7
