Земля окружена огромным магнитным пузырем, называемым магнитосферой, который защищает планету от солнечного ветра – потока заряженных частиц, постоянно исходящего от Солнца. Когда солнечный ветер сталкивается с магнитным полем Земли, он возбуждает электрические токи и магнитные силы, которые формируют космическую погоду: от рекордных полярных сияний до штормов, способных нарушить работу спутников, энергосистем и систем связи, объясняет Space.com.
На протяжении десятилетий ученые считали, что магнитосфера имеет простую электрическую структуру: положительный заряд находится на утренней ("рассветной") стороне Земли, а отрицательный – на вечерней ("сумеречной"), что отражает то, как электрические поля обычно выталкивают заряженные частицы из положительных областей в отрицательные. Однако новые спутниковые данные и компьютерное моделирование показывают, что картина более сложная и частично перевернутая.
Так, группа ученых под руководством Юсукэ Эбихары, профессора Научно-исследовательского института устойчивой гуманосферы при Киотском университете в Японии, обнаружила, что утренняя сторона магнитосферы на самом деле несет отрицательный заряд, а вечерняя – положительный.
Результаты исследования, описанные в статье, опубликованной ранее в этом году в журнале Journal of Geophysical Research: Space Physics, расширяют понимание ученых того, как электрические и магнитные силы распространяются в околоземном космическом пространстве. Эти знания могут улучшить прогнозирование космической погоды и защиту технологий на орбите и на Земле.
По словам Эбихары, изменение полярности можно объяснить движением заряженных частиц, а не накоплением статического электричества. Когда энергия Солнца попадает в магнитное поле Земли, она вызывает завихрение плазмы вокруг планеты. На теневой стороне Земли эта плазма движется по часовой стрелке к полюсам. Между тем, линии магнитного поля Земли проходят из Южного полушария в Северное – вверх у экватора и вниз у полюсов.
Поскольку движение плазмы и линии магнитного поля ориентированы в противоположных направлениях, их взаимодействие изменяет способ накопления электрического заряда в различных частях магнитосферы, создавая "инверсию", которую наблюдали ученые.
"И электрическая сила, и распределение заряда являются результатами, а не причинами движения плазмы", – сказал Эбихара.
Показав, что различные части магнитосферы могут вести себя противоположным образом, исследование добавляет нюансы в модели того, как энергия Солнца проникает в верхние слои атмосферы Земли.
По словам ученых, эти результаты могут также пролить свет на магнитную среду других планет, таких как Юпитер и Сатурн, чьи гигантские магнитосферы взаимодействуют с солнечным ветром аналогичным образом.
Ранее ученые раскрыли смертельную угрозу для астронавтов на Луне.