Joseph Norman
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Ogni volta che un impulso colpisce il confine esterno dello scudo - una regione nota come magnetopausa - le scosse si increspano attraverso la sua superficie e poi vengono riflesse indietro una volta raggiunti i poli magnetici, proprio come la faccia di un tamburo si increspa quando un percussionista lo batte.
E (rullo di tamburi) questa è la prima volta da quando i ricercatori hanno proposto l'idea di magnetopausa-è-come-un-tamburo 45 anni fa che la tecnologia ha registrato direttamente il fenomeno, hanno detto i ricercatori. [Che cosa è quel rumore? 11 suoni strani e misteriosi sulla Terra e oltre]
La magnetosfera diurna, il lato del campo magnetico direttamente tra la Terra e il sole, è un luogo vasto. Di solito si estende circa 10 volte il raggio della Terra verso il sole, o circa 41.000 miglia (66.000 chilometri), ha detto il ricercatore capo dello studio Martin Archer, un fisico del plasma spaziale presso la Queen Mary University di Londra..
I movimenti nella magnetopausa possono influire sul flusso di energia all'interno dell'ambiente spaziale terrestre, ha osservato Archer. Ad esempio, la magnetopausa può essere influenzata dal vento solare, così come dalle particelle cariche sotto forma di plasma che soffiano via dal sole. Queste interazioni con la magnetopausa, a loro volta, possono danneggiare la tecnologia, comprese le reti elettriche e i dispositivi GPS.
Sebbene i fisici avessero proposto che le esplosioni dallo spazio potessero far vibrare la magnetopausa come un tamburo, non l'avevano mai visto in azione. Archer sapeva che questo sarebbe stato un fenomeno difficile da catturare; sarebbero necessari diversi satelliti nei posti giusti al momento giusto (cioè, proprio come la magnetopausa è stata esplosa con un forte impulso). Questi satelliti, si sperava, non solo avrebbero catturato le vibrazioni ma avrebbero anche escluso altri fattori che avrebbero potuto causare o contribuire alle onde simili a tamburi.
Ma Archer e il suo team erano imperterriti e hanno studiato la teoria di queste oscillazioni simili a tamburi, tenendo conto di alcune complessità che erano state omesse dalla teoria originale, ha detto Archer. "Ciò ha comportato la combinazione di modelli più realistici dell'intera magnetosfera diurna, nonché l'esecuzione di simulazioni computerizzate globali della risposta della magnetosfera a impulsi acuti".
Questi modelli e simulazioni "ci hanno fornito previsioni verificabili da ricercare nelle osservazioni satellitari", ha detto.
Successivamente, gli scienziati hanno compilato "un elenco di criteri che sarebbero necessari per fornire una prova inequivocabile di questo tamburo", ha detto Archer. Questi criteri erano rigorosi e richiedevano la presenza di almeno quattro satelliti di fila vicino al confine della magnetosfera. Solo allora i ricercatori potrebbero raccogliere dati sull'impulso di guida, il movimento del confine e i suoni distintivi all'interno della magnetosfera, ha detto..
Sorprendentemente, tutto è andato a posto per i ricercatori. La missione Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) della NASA ha cinque sonde identiche che stavano studiando l'aurora polare, o luci polari. Questi veicoli spaziali sono stati in grado di spuntare ogni casella di cui Archer e il suo team avevano bisogno per confermare che la magnetosfera vibrava come un tamburo, ha detto. [Infografica: Atmosfera terrestre dall'alto verso il basso]
"Abbiamo trovato la prima prova osservativa diretta e inequivocabile che la magnetopausa vibra in uno schema di onde stazionarie, come un tamburo, quando viene colpita da un forte impulso", ha detto Archer. "Dati i 45 anni trascorsi dalla teoria iniziale, è stato suggerito che semplicemente potrebbero non verificarsi, ma abbiamo dimostrato che sono possibili".
Archer descrive la scoperta in modo più dettagliato in un video che ha creato.
La scoperta è stata musica per le orecchie di Archer.
"Il campo magnetico terrestre è un gigantesco strumento musicale la cui sinfonia ci influenza molto durante il tempo spaziale", ha detto. "Abbiamo conosciuto per decenni gli analoghi degli strumenti a fiato e ad arco al suo interno, ma ora possiamo aggiungere anche un po 'di percussioni nel mix."
Tuttavia, è praticamente impossibile sentire queste vibrazioni nello spazio. "Le frequenze che abbiamo rilevato - [tra] 1,8 e 3,3 millihertz - sono oltre 10.000 volte troppo basse per essere udibili dall'orecchio umano", ha detto Archer.
Inoltre, "ci sono così poche particelle nello spazio, che le pressioni associate alle oscillazioni non sarebbero abbastanza forti da muovere un timpano", ha osservato. Per ascoltare i dati, lui e il suo team hanno dovuto "manipolare i dati dagli strumenti sensibili a bordo delle sonde THEMIS per convertire i segnali in qualcosa di udibile".
Lo studio è stato pubblicato online oggi (12 febbraio) sulla rivista Nature Communications.
Nota dell'editore: La storia è stata corretta per cambiare megahertz in millihertz. Un millihertz è mille volte più piccolo di un Hertz, motivo per cui le frequenze della magnetopausa sono troppo basse per essere udite dall'orecchio umano.
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