Подручје свемира које контролише Земљино магнетно поље назива се магнетосфера. Унутар овог огромног магнетног мехура, научници су приметили електрично поље које се протеже од јутарње до вечерње стране Земље. Ова електрична сила великих размера има велики утицај на геомагнетне поремећаје, укључујући олује које могу пореметити сателите и комуникације.
Пошто се електричне силе крећу од позитивних до негативних наелектрисања, научници су једном претпоставили да је магнетосфера позитивно наелектрисана на јутарњој страни и негативно на вечерњој страни. Међутим, недавна сателитска мерења су поништила ту дугогодишњу идеју, откривајући да је стварна расподела наелектрисања супротна од онога што се очекивало.
Ово изненађујуће откриће навело је истраживаче са Универзитета Кјото, Универзитета Нагоја и Универзитета Кјушу да поново размотре како се електричне карактеристике магнетосфере формирају и одржавају.
Да би тестирали своје хипотезе, тим је користио магнетохидродинамичке (МХД) симулације великих размера да би поново створио услове у свемиру близу Земље. Њихов модел укључивао је сталан ток сунчевог ветра велике брзине, константан ток наелектрисаних честица које емитује Сунце. Резултати су подржали недавна сателитска посматрања, показујући да јутарња страна магнетосфере носи негативно наелектрисање док је супротна страна позитивна – али овај образац се не примењује свуда.
У поларним регионима, поларитет наелектрисања одговара традиционалној теорији. Међутим, у близини екватора, образац се окреће преко широког подручја, стварајући упадљиву разлику између ове две зоне.
Кретање плазме објашњава мистерију
„У конвенционалној теорији, поларитет наелектрисања у екваторијалној равни и изнад поларних региона треба да буде исти. Зашто онда видимо супротне поларитете између ових региона? Ово се заправо може објаснити кретањем плазме“, објашњава одговарајући аутор Јусуке Ебихара са Универзитета Кјото.
Када магнетна енергија сунца уђе у Земљино магнетно поље, она се креће у смеру казаљке на сату на страни сумрака планете и каналише ка половима. У међувремену, Земљине линије магнетног поља иду од јужне хемисфере до северне хемисфере – нагоре близу екватора и надоле близу полова. Ова супротна оријентација између магнетног поља и тока плазме доводи до преокрета у расподели наелектрисања између региона.
„Дистрибуција електричне силе и набоја су резултати, а не узроци кретања плазме“, каже Ебихара. Овај увид преформулише начин на који научници тумаче електричну активност у Земљином окружењу у близини свемира.
Шире импликације за планетарну науку
Конвекција плазме — велики ток наелектрисаних честица унутар магнетосфере — покреће многе динамичке свемирске феномене. Недавне студије такође сугеришу да ово кретање утиче на Земљине радијационе појасеве, који су региони испуњени честицама високе енергије које се брзо крећу.
Појашњавајући како кретање плазме обликује електрична поља, ово истраживање продубљује разумевање понашања плазме у свемиру великих размера. Такође баца светло на сличне процесе који се дешавају око других магнетизованих светова, укључујући Јупитер и Сатурн, проширујући наше разумевање о томе како се планетарна окружења развијају широм Сунчевог система.
