Обратная полярность: новое исследование меняет представления о распределении заряда в магнитосфере Земли
Область космического пространства, контролируемая магнитным полем Земли, называется магнитосферой. Наблюдения показали, что в этой области электрическое поле направлено от утренней стороны к вечерней, если смотреть с Земли. Этот масштабный электрический потенциал считается ключевым фактором таких явлений, как геомагнитные штормы.
Поскольку электрическое поле направлено от положительного заряда к отрицательному, долгое время предполагалось, что утренняя сторона магнитосферы заряжена положительно, а вечерняя — отрицательно. Однако недавние спутниковые данные продемонстрировали, что в реальности распределение зарядов противоположно.
Это открытие побудило команду исследователей из Университетов Киото, Нагои и Кюсю пересмотреть базовые принципы работы магнитосферы. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Space Physics.
Используя магнито-гидродинамические (МГД) симуляции, учёные смоделировали околоземное пространство при условии стабильного высокоскоростного потока плазмы от Солнца — солнечного ветра. Результаты моделирования подтвердили обратную полярность: отрицательный заряд на утренней стороне и положительный на вечерней. Однако распределение не было однородным.
В полярных регионах полярность совпадает с традиционной моделью, тогда как в экваториальной зоне наблюдается обратная картина на обширной территории.
«Согласно классической теории, полярность заряда в экваториальной плоскости и над полюсами должна быть одинаковой. Почему же мы видим противоположность? Это объясняется движением плазмы», — комментирует ведущий автор исследования Юсуке Эбихара из Киотского университета.
Магнитная энергия Солнца, проникая в магнитосферу, движется по часовой стрелке на закатной стороне и направляется к полюсам. При этом магнитное поле Земли ориентировано от южного полушария к северному, что создаёт восходящее направление вблизи экватора и нисходящее над полярными зонами. В результате ориентация плазмы относительно поля оказывается противоположной в этих регионах.
«Электрическое поле и распределение зарядов — это не причины, а следствия движения плазмы», — подчёркивает Эбихара.
Конвекция плазмы в магнитосфере играет ключевую роль в формировании космической погоды, включая радиационные пояса, наполненные частицами околосветовых скоростей. Новые данные также проливают свет на процессы в магнитосферах других планет, таких как Юпитер и Сатурн, где аналогичные механизмы могут влиять на полярные сияния и магнитные аномалии.
Открытие меняет подход к моделированию космической погоды, критически важной для работы спутников и систем связи. Понимание истинной динамики зарядов позволит точнее прогнозировать геомагнитные возмущения и минимизировать их влияние на технологии. Кроме того, это ставит новые вопросы о балансе энергии в магнитосфере, стимулируя исследования в области управляемого термоядерного синтеза, где аналогичные плазменные процессы играют центральную роль.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
