Оказывается, электрическое поле, окружающее Землю, устроено совершенно иначе, чем это считалось более полувека: заряды в магнитосфере нашей планеты распределены с точностью до наоборот по сравнению с классической теорией, и специалисты только сейчас выяснили причину этого.
Магнитосфера — это огромный магнитный «пузырь» вокруг Земли, который защищает нас от разрушительного влияния солнечного ветра и космической радиации. Внутри этого пузыря существует электрическое поле, направленное от утренней стороны планеты к вечерней. Это поле играет важную роль в геомагнитных возмущениях, включая магнитные бури, которые могут выводить из строя спутники и нарушать связь.
Долгое время ученые считали, что утренняя сторона магнитосферы заряжена положительно, а вечерняя — отрицательно, так как электрические силы движутся от плюса к минусу. Однако недавние спутниковые измерения показали прямо противоположную картину: утренняя сторона оказалась заряженной отрицательно, а вечерняя — положительно.
Чтобы разобраться в этой загадке, ученые из японских университетов Киото, Нагоя и Кюсю провели обширное компьютерное моделирование околоземного пространства. Они воссоздали условия взаимодействия солнечного ветра — потока заряженных частиц от Солнца — с магнитным полем Земли. Результаты полностью подтвердили спутниковые наблюдения, но выявили одну, еще более интересную деталь: распределение зарядов оказалось различным в полярных областях и у экватора.
«В традиционной теории полярность заряда в экваториальной плоскости и над полярными областями должна быть одинаковой. Почему же мы наблюдаем противоположные полярности между этими регионами? Это можно объяснить движением плазмы», — поясняет руководитель исследования, профессор Киотского университета Юсуке Эбихара.
Разгадка кроется в сложной «хореографии» движения заряженных частиц. Когда магнитная энергия от Солнца входит в магнитное поле Земли, она движется по часовой стрелке на вечерней стороне планеты и направляется к полюсам. При этом силовые линии магнитного поля Земли идут от Южного полушария к Северному — вверх у экватора и вниз у полюсов. Это противоположное направление между магнитным полем и потоком плазмы приводит к инверсии распределения зарядов между регионами.
«Электрическая сила и распределение заряда — это результаты, а не причины движения плазмы», — подчеркивает Эбихара. Это открытие меняет базовое понимание электрических процессов в околоземном пространстве.
Новое знание поможет более точно прогнозировать космическую погоду и защищать спутники от геомагнитных бурь. Кроме того, уже ясно, что аналогичные процессы происходят вокруг других планет с магнитным полем, включая Юпитер и Сатурн, что делает открытие важным для понимания планетарных магнитосфер всей Солнечной системы.
Фото: hi-tech.mail.ru