Учёные, занимающиеся изучением магнитного поля Земли, обнаружили, что его электрическое сердце бьётся в противоположном направлении от того, что предсказывают устаревшие модели. Земля окружена обширным магнитным пузырём, известным как магнитосфера, который защищает планету от солнечного ветра — потока заряженных частиц, постоянно дуя от Солнца. Когда солнечный ветер сталкивается с магнитным полем Земли, он вызывает электрические токи и магнитные силы, которые формируют космическую погоду, от рекордных аврор до штормов, способных нарушить работу спутников, энергетических сетей и связи.

На протяжении десятилетий учёные верили, что магнитосфера имеет простую электрическую структуру с положительным зарядом на утренней («рассветной») стороне Земли и отрицательным зарядом на вечерней («закатной») стороне. Это отражало то, как электрические поля обычно перемещают заряженные частицы от положительных областей к отрицательным. Однако новые данные от спутников и компьютерные симуляции показывают, что картина более сложна — и частично перевёрнута.

Команда, возглавляемая Юсукэ Эбихара, профессором Исследовательского института устойчивого гуманошперы в Университете Киото в Японии, обнаружила, что утренняя сторона магнитосферы на самом деле имеет отрицательный заряд, в то время как вечерняя сторона — положительный. Эти открытия, изложенные в статье, опубликованной в Журнале геофизических исследований: Космическая физика, уточняют понимание учеными того, как электрические и магнитные силы взаимодействуют в пространственной среде Земли — это может улучшить прогнозы космической погоды и защиту технологий как в космосе, так и на Земле.

Для достижения своих выводов Эбихара и его команда проанализировали данные с миссии NASA Magnetospheric Multiscale (MMS), которая исследует, как солнечная энергия активно передаётся в близкий к Земле космос, изучая взаимодействие магнитных полей Солнца и Земли. Этот процесс, называемый магнитной рекомбинацией, взрывообразно высвобождает солнечную энергию в околоземное пространство, вызывая бури и авроры.

Исследователи также провели подробные компьютерные симуляции, чтобы воссоздать условия вокруг Земли под постоянным потоком солнечного ветра. Результаты подтвердили, что полюса ведут себя так, как ожидалось, но области около экватора имеют реверсированные характеристики, с противоположными зарядными структурами, занимающими обширную территорию.

«В соответствии с традиционной теорией, полярность заряда в экваториальной плоскости и выше полярных регионов должна быть одинаковой,» — отметил Эбихара. «Почему же мы наблюдаем противоположные полярности между этими регионами?»

Это изменение, добавил Эбихара, можно объяснить движением заряженных частиц, а не статическим накоплением электричества. Когда энергия от Солнца попадает в магнитное поле Земли, это вызывает движение плазмы вокруг планеты. На вечерней стороне Земли эта плазма вращается по часовой стрелке и движется к полюсам. В то же время магнитные линии Земли движутся от Южного полюса к Северному — вверх около экватора и вниз около полюсов.

Поскольку движение плазмы и магнитные линии ориентированы в противоположных направлениях, их взаимодействие изменяет способ, которым электрический заряд накапливается в разных частях магнитосферы, создавая наблюдаемое учеными «изменение».

Таким образом, новые исследования не только углубляют наше понимание магнитного поля Земли, но и открывают новые горизонты для изучения магнитных сред других миров, таких как Юпитер и Сатурн, чьи гигантские магнитосферы взаимодействуют с солнечным ветром аналогичными способами.