Medan magnet bergetar seperti drum

Satelit NASA mendeteksi gelombang berdiri pertama di lambung luar medan magnet bumi

Ketika badai matahari pendek yang sangat cepat menghantam medan magnet bumi, itu menyebabkan gelombang berdiri di magnetopause (biru) dan di dalam magnetosfer (hijau). © E. Masongsong / UCLA, M. Archer / QMUL, H. Hietala / UTU
membacakan

Getaran pelindung: Ketika badai matahari yang dahsyat menghantam medan magnet Bumi, batas luarnya berayun seperti gendang telinga - ia membentuk gelombang yang berdiri. Pola gelombang seperti itu dalam magnetopause secara teoritis diprediksi 45 tahun yang lalu. Namun baru sekarang mereka dapat menunjukkan penggunaan satelit THEMIS NASA dengan jelas, seperti yang dilaporkan para peneliti dalam jurnal "Nature Communications".

Berkat lapisan kompleks magnetosfer terestrial, kita terlindungi dari sinar kosmik dan angin matahari. Hanya sebagian kecil dari partikel berenergi tinggi yang dapat menembus ke atmosfer atas dalam badai matahari yang kuat - dan menciptakan aurora yang luar biasa. Tetapi dampak dari menara plasma semacam itu bukan tanpa tanda pada magnetopause, zona batas luar dari medan magnet: kontak ledakan antara garis medan magnet menyebabkan air mancur elektron terbang jauh ke luar angkasa, seperti yang baru-baru ini ditemukan oleh para peneliti.

Diprediksi secara teoritis: gelombang berdiri pada magnetopause. © Martin Archer

Rahasia gelombang berdiri

Tabrakan dengan angin matahari menyebabkan seluruh lapisan batas medan magnet berosilasi. Seperti pada membran, gelombang permukaan menyebar di atasnya. Menurut teori yang didalilkan empat puluh lima tahun yang lalu, gelombang ini dapat mengambil bentuk tertentu dalam kondisi tertentu: "Studi sebelumnya tentang dinamika magnetopause menunjukkan bahwa apa yang disebut gelombang berdiri dapat menyebar di sisi matahari, " jelasnya. Rekan penulis Kort, Ferdinand Plaschke dari Institute for Space Research di Graz.

Gelombang berdiri seperti itu muncul ketika getaran merambat dari sisi hari ke kutub dan kemudian dipantulkan di sana oleh ionosfer. Jika frekuensi gerakan bolak-balik ini cocok, puncak dan palung ombak tampaknya tetap di tempat yang sama. Juga, senar gitar atau membran drum dapat membentuk gelombang berdiri tersebut.

Cosmic "Schlegel" memenuhi medan magnet

Masalahnya, bagaimanapun: Sejauh ini, tidak ada ilmuwan yang mampu mendeteksi gelombang berdiri seperti itu di magnetopause. "Dihadapkan pada 45 tahun pencarian yang gagal, ada spekulasi bahwa getaran seperti gendang telinga ini mungkin tidak ada, " kata penulis pertama Martin Archer dari Queen Mary University di London. Dia dan timnya kini telah mengevaluasi kembali data medan magnet dari satelit THEMIS NASA. pameran

Bahkan, mereka membuahkan hasil berkat waktu kosmik yang sempurna. Karena pada bulan Agustus 2007, satelit THEMIS mencatat dampak badai matahari cepat yang sangat hebat terhadap medan magnet bumi. Jet berkecepatan tinggi ini melemparkan sejumlah besar partikel berenergi tinggi ke magnetopause innerhalb hanya dalam 100 milidetik, bertindak seperti palu yang menabrak membran timpani yang tegang.

Akhirnya terbukti

Faktor penentu adalah bahwa data yang direkam menunjukkan bahwa magnetopause tidak hanya membentuk gelombang kacau selama dampak ini. Sebaliknya, osilasi frekuensi sangat rendah berkembang, yang perilakunya menunjukkan pembentukan gelombang berdiri, seperti yang dilaporkan para peneliti. Dengan kata lain, seperti yang diperkirakan 45 tahun lalu dalam teori, batas luar medan magnet berayun seperti gendang telinga.

Medan magnet Bumi sebagai drum. ”Martin Archer

"Ini adalah pengamatan langsung pertama yang menunjukkan bahwa mekanisme ini memang ada, " Archer dan timnya menyatakan. "Ini membuktikan bahwa batas plasma dapat menangkap energi gelombang permukaan dalam bentuk eigenmode seperti itu." Namun, seberapa sering gelombang berdiri muncul dalam jeda magnetik dan kondisi apa yang diperlukan masih belum diketahui. (Komunikasi Alam, 2019; doi: 10.1038 / s41467-018-08134-5)

Sumber: Universitas Queen Mary London, Akademi Ilmu Pengetahuan Austria

- Nadja Podbregar