دانشمندان برای نخستین بار پدیده «سوئیچبک» را در مغناطیسپوش زمین کشف کردند
یک پروب نوسان شبیه به زیگزاگ را در مرز مغناطیسی میان زمین و خورشید شناسایی کرد.
تصویر هنری از عملکرد مغناطیسپوش زمین.
اعتبار تصویر: Elena11/Shutterstock.com
مغناطیسپوش زمین یک لایه حفاظتی است که ذرات باردار و پرتوهای کیهانی ساطعشده از خورشید را مسدود میکند. چهار فضاپیمای بدون سرنشین تشکیلدهنده مأموریت چندمقیاسی مغناطیسپوش ناسا (MMS) تقریباً یک دهه صرف مطالعه تعامل مغناطیسپوش با میدان مغناطیسی خورشید کردهاند. اکنون، آنها یک زیگزاگ غیرمعمول در مغناطیسپوش ما به نام «سوئیچبک مغناطیسی» کشف کردهاند؛ نخستین موردی که دانشمندان در نزدیکی زمین شناسایی کردهاند.
این مطالعه توسط امیلی مکدوگال، اخترفیزیکدان که در دانشگاه نیوهمپشایر این کار را انجام داد، رهبری شد. پژوهش مکدوگال بر پدیدهای به نام «بازپیوایی مغناطیسی» متمرکز است؛ پدیدهای که در آن میدانهای مغناطیسی نزدیک—مانند میدانهای زمین و خورشید—یکدیگر را تحت تأثیر قرار میدهند و انرژیهای عظیمی آزاد میکنند. این آزادسازیهای انرژی، که در فاصلهای دور از سیاره ما رخ میدهند، فرآیندهایی را آغاز میکنند که پدیدههایی چون شفقهای درخشان را بر روی زمین پدید میآورند.
سوئیچبکها ساختارهای پلاسما به شکل پیچدار هستند که از رخدادهای بازپیوایی به وجود میآیند. پیش از این، سوئیچبکها در نزدیکی خورشید توسط مأموریتهایی مانند پارکر سولار پروب شناسایی شده بودند، اما در نزدیکی زمین مشاهده نشدهاند.
مکدوگال سوئیچبک را در منطقهٔ شِیِهای مغناطیسپوش یافت؛ لایهای درست پشت مغناطیسپوش که در آن باد خورشیدی، که توسط مغناطیسپوش منحرف شده است، جریان مییابد. این سوئیچبک حاوی الکترونهای پرانرژی بود که به نظر میرسید از میدان مغناطیسی زمین، در سمت جنوبی مواجه با خورشید، منشا گرفتهاند.
این پلاسما زمینی در داخل سوئیچبک با پلاسما خورشیدی مخلوط شده بود. چهار پروب MMS توانستند چرخش میدان، سرعت ذرات داخل را اندازهگیری کنند و این مقادیر را با مدلهای موجود آشفتگی و بازپیوایی مقایسه نمایند.
تیم MMS قصد دارد پروبها را برای پروازهای اضافی در این ناحیه بفرستد؛ امید است این پروازها اطلاعات بیشتری دربارهٔ تجمع سوئیچبکها و شرایط متغیر انرژی که باعث ایجاد آنها میشود، فراهم کنند. رخدادهای بزرگ بازپیوایی میتوانند طوفانهای ژئومغناطیسی مخرب را برانگیزانند که ممکن است بر شبکههای برق زمینی و خطوط رادیویی اثر بگذارند. همچنین این طوفانها خطراتی برای فضاپیماهای مأموریتدار انسانی و ماهوارههای مدار زمینی بهوجود میآورند.
اکنون که کار مکدوگال نشان داد رخدادهای بازپیوایی در نزدیکی مستقیم سیاره ما رخ میدهند، مطالعه این پدیدهها آسانتر میشود. مطالعات پیشین مجبور بودند به پروبهایی تکیه کنند که نزدیکتر به خورشید پرواز میکردند. با در دسترس بودن دادههای آزمایشی مرتبط و نزدیک به زمین، دانشمندان میتوانند پیشبینیهای خود را دربارهٔ اینکه کدام رخدادهای بازپیوایی به اندازه کافی قوی برای اختلال در سامانههای ساخته دست انسان هستند و کدام بهصورت بیخطر عبور میکنند، بهبود بخشند.
این مطالعه در Journal of Geophysical Research منتشر شد.