المجال المغناطيسي يهتز مثل الطبل

تكتشف أقمار ناسا أول موجات دائمة عند الهيكل الخارجي للحقل المغناطيسي للأرض

عندما تضرب عاصفة شمسية قصيرة وسريعة المجال المغناطيسي للأرض ، فإنها تتسبب في موجات دائمة في المنطقة المغناطيسية (الأزرق) وداخل الغلاف المغناطيسي (الأخضر). © E. Masongsong / UCLA، M. Archer / QMUL، H. Hietala / UTU
قراءة بصوت عال

الاهتزاز الوقائي: عندما تضرب عاصفة شمسية عنيفة المجال المغناطيسي للأرض ، تتأرجح حدودها الخارجية مثل طبلة الأذن - فهي تشكل موجات دائمة. من الناحية النظرية ، تم التنبؤ بنماذج الموجات هذه في المادة المغناطيسية قبل 45 عامًا. لكن الآن فقط تمكنوا من التوضيح باستخدام أقمار THEMIS التابعة لناسا بوضوح ، كما أفاد باحثون في مجلة "Nature Communications".

بفضل الطبقات المعقدة للغلاف المغناطيسي الأرضي ، نحن محميون من الأشعة الكونية والرياح الشمسية. فقط جزء صغير من جزيئات الطاقة العالية يمكنه اختراق الغلاف الجوي العلوي في العواصف الشمسية القوية - ويخلق شفقًا رائعًا. لكن تأثير برج البلازما هذا لا يخلو من بصماته على المنطقة المغناطيسية ، المنطقة الحدودية الخارجية للحقل المغناطيسي: الاتصالات المتفجرة بين خطوط المجال المغناطيسي تسبب نوافير الإلكترون في التحليق بعيدًا إلى الفضاء ، كما اكتشف الباحثون مؤخرًا.

توقع نظريا: موجة دائمة في انقطاع الظهر المغناطيسي. © مارتن آرتشر

سر الأمواج الدائمة

يتسبب التصادم مع الرياح الشمسية في تأرجح الطبقة الحدودية الكاملة للحقل المغناطيسي. كما هو الحال في الغشاء ، تنتشر الموجات السطحية عليه. وفقًا لنظرية افترضت قبل خمسة وأربعين عامًا ، يمكن لهذه الموجات أن تتخذ شكلًا معينًا في ظل ظروف معينة: "تشير الدراسات السابقة لديناميات انقطاع التيار المغنطيسي إلى أن ما يسمى بالأمواج الدائمة يمكن أن تنتشر على الجانب الشمسي" ، كورت مؤلف مشارك فرديناند بلاشك من معهد أبحاث الفضاء في غراتس.

تحدث مثل هذه الموجات الدائمة عندما تنتشر الاهتزازات من جانب النهار إلى القطبين ثم تنعكس عندها بواسطة الغلاف الجوي المتأين. إذا تطابقت ترددات هذه الحركة ذهابًا وإيابًا ، فيبدو أن القمم وحدائق الأمواج تبقى في نفس المكان. أيضا ، يمكن لسلسلة الغيتار أو غشاء البرميل أن تشكل مثل هذه الموجات الدائمة.

الكونية "Schlegel" تجتمع المجال المغناطيسي

المشكلة ، مع ذلك: حتى الآن ، لم يتمكن أي عالم من اكتشاف مثل هذه الموجات الدائمة في فترة انقطاع المغناطيسية. يقول مؤلف الكتاب الأول مارتين آرتشر من جامعة كوين ماري في لندن "في مواجهة 45 عامًا من البحث غير الناجح ، كانت هناك تكهنات بأن هذه الاهتزازات التي تشبه طبلة الأذن قد لا تكون موجودة". قام هو وفريقه الآن بإعادة تقييم بيانات المجال المغناطيسي من أقمار THEMIS التابعة لناسا. عرض

في الواقع ، لقد أتوا إلى ثمارها بفضل التوقيت الكوني المثالي. لأنه في أغسطس 2007 ، سجلت أقمار THEMIS تأثير العاصفة الشمسية السريعة العنيفة بشكل خاص على المجال المغناطيسي للأرض. ألقت هذه الطائرة النفاثة عالية السرعة كميات كبيرة من جزيئات الطاقة العالية على الجزء الداخلي المغنطيسي الداخلي خلال 100 مللي ثانية فقط ، وتتصرف مثل مطرقة تضرب غشاء طبلي متوتر.

ثبت أخيرا

العامل الحاسم هو أن البيانات المسجلة تظهر أن الحالة المغناطيسية لم تشكل فقط موجات فوضوية خلال هذا التأثير. وبدلاً من ذلك ، تطورت التذبذبات منخفضة التردد للغاية ، والتي أشار سلوكها إلى تشكيل موجات دائمة ، كما ذكر الباحثون. بمعنى آخر ، كما كان متوقعًا قبل 45 عامًا من الناحية النظرية ، تأرجحت الحدود الخارجية للحقل المغناطيسي مثل طبلة الأذن.

المجال المغناطيسي للأرض كطبلة. مارتن آرتشر

"هذه هي الملاحظة المباشرة الأولى التي تظهر أن هذه الآلية موجودة" ، يقول آرتشر وفريقه. "هذا يثبت أن حدود البلازما يمكنها التقاط طاقة الموجات السطحية في شكل مثل هذه الأضداد الذاتية." ومع ذلك ، لا يزال غير معروف عدد المرات التي تنشأ فيها هذه الموجات الدائمة في الإيقاف المغناطيسي وما هي الظروف الضرورية. (Nature Communications، 2019؛ doi: 10.1038 / s41467-018-08134-5)

المصدر: جامعة كوين ماري بلندن ، الأكاديمية النمساوية للعلوم

- ناديا بودبريجار