Jak brzmi ziemskie pole magnetyczne? Badacze już wiedzą

Niewidzialne dla ludzkiego oka i niesłyszalne bez instrumentów, ale istnieją takie fale, które rozbrzmiewają w magnetosferze Ziemi jak kosmiczny chór. Są nie tylko ciekawe "same w sobie" ale też mogą mieć wpływ na technologię, którą codziennie wykorzystujemy. Co sprawia, że Ziemia "śpiewa" i jakie konsekwencje niesie to dla satelitów orbitujących wokół naszej planety?

Chodzi o intensywne, krótkie wybuchy promieniowania elektromagnetycznego, które po przekształceniu na sygnały audio przypominają poranny śpiew ptaków. Każdy wybuch trwa zaledwie ułamek sekundy, ale może powtarzać się przez wiele godzin. Powstają one w ziemskiej magnetosferze na skutek interakcji naładowanych cząstek z polem magnetycznym naszej planety. Przez dekady uważano, że pojawiają się tylko w uporządkowanych częściach magnetosfery, ale najnowsze badania obalają to przekonanie.

Daleko poza Ziemią

Zespół naukowców z Beihang University w Chinach dokonał zaskakującego odkrycia. Wykorzystując satelity Magnetospheric Multiscale od NASA, zarejestrowali tego typu fale w miejscu oddalonym o 165 tysięcy kilometrów od Ziemi, w tzw. "ogonie" ziemskiego pola magnetycznego. Dotychczas wykrywano je jedynie w odległości około 51 tysięcy kilometrów, gdzie magnetosfera jest względnie stabilna. Nowe pomiary sugerują, że mogą powstawać też w bardziej chaotycznych obszarach przestrzeni kosmicznej. Teraz naukowcy mają zagwozdkę.

Fizycy od dawna podejrzewali, że tego typu fale powstają w wyniku interakcji elektronów przemieszczających się w polu magnetycznym. Gdy cząstki te przyspieszają i zderzają się z innymi elektronami, emitują promieniowanie elektromagnetyczne, które ulega wzmocnieniu. W rezultacie powstaje unikalna struktura falowa o narastających częstotliwościach, przypominająca wielogłosowy chór. Nowe badania potwierdziły również przewidywany przez modele naukowe efekt "dziury elektronowej" – obszaru w przestrzeni, gdzie brak jest elektronów, co sugeruje, że obecnie obowiązująca teoria formowania się fal jest trafna, ale wymaga dopracowania.

Czytaj dalej poniżej

Skoro ludzie nie potrafią zadbać o planetę, zrobią to roboty Bartosz Gabiś

Oto "kosmiczna sieć". Czym ona jest i co przedstawia? Jakub Szczęsny

Co z tymi satelitami?

Brzmią jak śpiew ptaku, ale owe fale mogą być też niemałym zagrożeniem dla satelitów i innych urządzeń w przestrzeni kosmicznej. Intensywne promieniowanie może przyczyniać się do powstawania wiązek elektronów, które przenikają obudowy satelitów i uszkadzają ich elektronikę. Historia zna przypadki awarii kosztujących setki milionów dolarów, które mogły być związane właśnie z tym zjawiskiem.

Dlatego też uwzględnia się je w modelach prognozowania kosmicznej pogody, pomagając chronić satelity przed nagłymi wzrostami promieniowania. Dopracowanie powiązanej z nimi warstwy teoretycznej może pozwolić na bardziej precyzyjne przewidywanie ich występowania, co z kolei zwiększy skuteczność systemów ochrony technologii kosmicznych.

Czytaj również: Cała Ziemia była skuta lodem. Śmiała hipoteza coraz pewniejsza

Co dalej? Poszukiwania w głębokim kosmosie

Wszystko to otwiera nowy rozdział w badaniach magnetosfery. Jeśli fale będące "śpiewem" ziemskiej magnetosfery mogą formować się w tak odległych i chaotycznych magnetycznie obszarach przestrzeni, oznacza to, że mogą być obecne również wokół innych planet z polem magnetycznym. Być może nawet inne gwiazdy emitują swoje "kosmiczne chóry".

Nauka z pewnością nie raz nas jeszcze pod tym względem zaskoczy Czy takie fale mogą być zwiastunem bardziej złożonych mechanizmów oddziaływania pól magnetycznych? Być może. Ziemia do nas wręcz "przemawia", a my teraz musimy nauczyć się jej słuchać.