Vědci objevili neočekávanou změnu v distribuci elektrického náboje v zemské magnetosféře, čímž zpochybnili dlouholeté představy o interakci naší planety se sluneční energií. Výsledky zveřejněné začátkem tohoto roku v Journal of Geophysical Research: Space Physics by mohly zlepšit předpovědi kosmického počasí a zlepšit ochranu satelitů a pozemní infrastruktury.
Magnetosféra: štít s úchopem
Zemská magnetosféra, obrovský magnetický obal obklopující planetu, nás chrání před neustálým tokem nabitých částic emitovaných Sluncem – slunečním větrem. Když se sluneční vítr srazí s magnetosférou, generuje elektrické proudy a magnetické síly, které řídí jevy kosmického počasí, od velkolepých polárních září až po ničivé geomagnetické bouře. Po desetiletí vědci předpokládali jednoduchý elektrický obvod: kladný náboj na ranní (“úsvit”) straně Země a záporný náboj na večerní (“západ slunce”) straně. Nová data z mise NASA Magnetospheric Multiscale (MMS) a pokročilé počítačové simulace však odhalují složitější – a částečně převrácenou – realitu.
Obrácená polarita: ráno záporná, západ slunce kladná
Tým vedený Yusukem Ebiharou, profesorem na Kjótské univerzitě v Japonsku, zjistil, že ranní strana magnetosféry nese negativní náboj, zatímco večerní strana nese kladný náboj. To je v rozporu s obecně přijímanou teorií, která předpovídá stejnou polaritu v rovníkové rovině a polárních oblastech. Tento objev neruší platnost existujících modelů, ale přidává kritickou nuanci k našemu chápání toho, jak energie proudí ve vesmírném prostředí Země.
Pohyb plazmy: klíč k inverzi
Klíč k tomuto neintuitivnímu chování spočívá v pohybu nabitých částic – plazmy – v magnetosféře. Když sluneční energie dopadne na magnetické pole Země, plazma víří kolem planety. Na straně západu slunce tato plazma proudí ve směru hodinových ručiček směrem k pólům. Ve stejné době zemské magnetické siločáry přecházejí z jižní na severní polokouli, stoupají poblíž rovníku a klesají poblíž pólů.
Protože pohyb plazmatu a magnetické siločáry působí v opačných směrech, jejich interakce mění způsob, jakým se elektrický náboj akumuluje v různých oblastech magnetosféry. To vytváří pozorovatelnou inverzi: elektrická síla a rozložení náboje jsou důsledkem pohybu plazmy, nikoli příčinou.
Důsledky pro předpověď počasí ve vesmíru
Studie zdůrazňuje význam dynamických procesů – zejména pohybu plazmatu – při utváření elektrického prostředí kolem Země. Výsledky ukazují, že různé části magnetosféry se mohou chovat opačným způsobem, a zpřesňují modely toho, jak energie ze Slunce vstupuje do horní atmosféry Země. To by mohlo vést k přesnějším předpovědím kosmického počasí, což by pomohlo zmírnit rizika, která geomagnetické bouře představují pro satelity, elektrické sítě a komunikační systémy.
“Elektrická síla a rozložení náboje jsou výsledkem, nikoli příčinou, pohybu plazmy,” řekl Ebihara a zdůraznil hlavní zjištění studie.
Tyto výsledky neznamenají, že existující modely jsou nesprávné, ale spíše, že jsou neúplné. Vezmeme-li v úvahu dynamickou interakci mezi pohybem plazmatu a magnetickými siločárami, vědci mohou vytvořit spolehlivější a prediktivní modely vesmírného prostředí Země.
