Каждый раз, когда импульс ударяется о внешнюю границу щита - область, известную как магнитопауза, - пульсации пульсируют по его поверхности, а затем отражаются назад, когда они достигают магнитных полюсов, точно так же, как ударяет ударная поверхность барабана, когда ударяет барабанщик.
И (барабанная дробь) это первый раз, когда исследователи выдвинули идею о магнитопаузе, похожей на барабан 45 лет назад, о том, что технология зафиксировала явление напрямую, сказали исследователи.
Дневная магнитосфера, сторона магнитного поля непосредственно между Землей и Солнцем, является обширным местом. Он обычно простирается примерно в 10 раз по радиусу Земли к Солнцу, или около 41 000 миль (66 000 км), говорит ведущий исследователь Мартин Арчер, физик космической плазмы в Лондонском университете королевы Марии.
Арчер отметил, что движения в магнитопаузе могут влиять на поток энергии в космическом пространстве Земли. Например, на магнитопаузу может воздействовать солнечный ветер, а также заряженные частицы в форме плазмы, которые сдувают солнце. Эти взаимодействия с магнитопаузой, в свою очередь, могут повредить технологии, включая электросети и устройства GPS.
Хотя физики предположили, что взрывы из космоса могут вибрировать магнитопаузу как барабан, они никогда не видели его в действии. Арчер знал, что это будет сложное явление для захвата; нужно было бы несколько спутников в нужных местах в нужное время (то есть, точно так же, как магнитопауза была взорвана сильным импульсом). Хотелось бы надеяться, что эти спутники будут не только улавливать вибрации, но и исключать другие факторы, которые могли бы вызывать барабанные волны или способствовать им.
Но Арчер и его команда не испытывали беспокойства и изучали теорию этих барабанных колебаний, принимая во внимание некоторые сложности, которые были опущены в первоначальной теории, рассказал Арчер Live Science. «Это включало в себя объединение более реалистичных моделей всей дневной магнитосферы, а также запуск глобального компьютерного моделирования реакции магнитосферы на острые импульсы».
Эти модели и симуляции «дали нам проверяемые прогнозы для поиска в спутниковых наблюдениях», сказал он.
Затем ученые составили «список критериев, которые потребуются для однозначного подтверждения этого барабана», сказал Арчер. Эти критерии были строгими и требовали наличия по крайней мере четырех спутников в ряду вблизи границы магнитосферы. Только тогда исследователи смогут собрать данные об импульсе движения, движении границы и звуках подписи в магнитосфере, сказал он.
Удивительно, но все стало на свои места для исследователей. У миссии НАСА «История событий и макромасштабные взаимодействия во время суббурь» (THEMIS) есть пять идентичных зондов, которые изучали полярное сияние или полярные сияния. Эти космические корабли были в состоянии поставить галочку в каждой коробке, в которой Арчер и его команда нуждались, чтобы подтвердить, что магнитосфера вибрирует как барабан, сказал он.
«Мы нашли первые прямые и однозначные данные наблюдений о том, что магнитопауза вибрирует в виде стоячей волны, подобно барабану, когда поражается сильным импульсом», - сказал Арчер. «Учитывая 45 лет с момента первоначальной теории, было высказано предположение, что они могут просто не произойти, но мы показали, что это возможно».
Арчер описывает находку более подробно в видео, которое он создал.
Находка была музыкой для ушей Арчера.
«Магнитное поле Земли - гигантский музыкальный инструмент, симфония которого сильно влияет на нас через космическую погоду», - сказал он. «Нам известны аналоги духовых и струнных инструментов, которые встречаются в нем десятилетиями, но теперь мы также можем добавить некоторую перкуссию в этот микс».
Однако в космосе невозможно услышать эти вибрации. «Частоты, которые мы обнаружили - 1,8 и 3,3 миллигерца - более чем в 10000 раз ниже по высоте, чтобы быть слышимыми человеческим ухом», - сказал Арчер.
Более того, «в космосе так мало частиц, что давления, связанные с колебаниями, не будут достаточно сильными, чтобы двигать барабанную перепонку», отметил он. Чтобы услышать данные, ему и его команде пришлось «манипулировать данными с чувствительных приборов на борту зондов THEMIS, чтобы преобразовать сигналы в нечто, слышимое для нас».
Примечание редактора: История была исправлена, чтобы изменить мегагерц на миллигерц. Миллигерц в тысячу раз меньше, чем герц, поэтому частоты магнитопаузы слишком малы для того, чтобы человеческое ухо могло их услышать.
