Het magnetisch veld van de aarde knalt als een trommel, maar niemand kan het horen

Elke keer dat een impuls de buitenste grens van het schild raakt - een gebied dat bekend staat als de magnetopauze - trillen schokken door het oppervlak en worden ze vervolgens teruggekaatst zodra ze de magnetische polen bereiken, net zoals het oppervlak van een trommel rimpelt terwijl een percussionist erop slaat.

En (tromgeroffel) dit is de eerste keer sinds onderzoekers 45 jaar geleden het idee van magnetopauze-is-als-een-trommel voorstelden dat technologie het fenomeen rechtstreeks heeft geregistreerd, aldus de onderzoekers. [Wat is dat geluid? 11 vreemde en mysterieuze geluiden op aarde en daarbuiten]

De magnetosfeer aan de dagzijde, de kant van het magnetische veld direct tussen de aarde en de zon, is een enorme plaats. Het strekt zich meestal uit tot ongeveer 10 keer de straal van de aarde naar de zon toe, of ongeveer 41.000 mijl (66.000 kilometer), zei hoofdonderzoeker Martin Archer, een ruimtefysicus aan de Queen Mary University of London..

Bewegingen in de magnetopauze kunnen van invloed zijn op de energiestroom in de ruimteomgeving van de aarde, merkte Archer op. Zo kan de magnetopauze worden beïnvloed door zonnewind, maar ook door geladen deeltjes in de vorm van plasma die van de zon afblazen. Deze interacties met de magnetopauze kunnen op hun beurt de technologie beschadigen, inclusief elektriciteitsnetten en gps-apparaten.

Hoewel natuurkundigen hadden voorgesteld dat ontploffingen uit de ruimte de magnetopauze als een trommel konden laten trillen, hadden ze deze nog nooit in actie gezien. Archer wist dat dit een uitdagend fenomeen zou zijn om vast te leggen; je zou verschillende satellieten nodig hebben op precies de juiste plaatsen op het juiste moment (dat wil zeggen, net zoals de magnetopauze met een sterke impuls werd gestraald). Men hoopte dat deze satellieten niet alleen de trillingen zouden opvangen, maar ook andere factoren zouden uitsluiten die de trommelachtige golven zouden kunnen hebben veroorzaakt of daaraan hebben bijgedragen..

Maar Archer en zijn team waren onverschrokken en bestudeerden de theorie van deze trommelachtige oscillaties, rekening houdend met bepaalde complexiteiten die in de oorspronkelijke theorie waren weggelaten, vertelde Archer. "Dit omvatte het combineren van meer realistische modellen van de hele magnetosfeer aan de dagzijde, evenals het uitvoeren van wereldwijde computersimulaties van de reactie van de magnetosfeer op scherpe impulsen."

Deze modellen en simulaties "gaven ons testbare voorspellingen om naar te zoeken in satellietwaarnemingen", zei hij.

Vervolgens stelden de wetenschappers "een lijst met criteria op die nodig zouden zijn om ondubbelzinnig bewijs te leveren van deze trommel", zei Archer. Deze criteria waren streng en vereisten de aanwezigheid van ten minste vier satellieten op een rij nabij de magnetosfeergrens. Alleen dan konden de onderzoekers gegevens verzamelen over de aandrijfimpuls, de beweging van de grens en de kenmerkende geluiden in de magnetosfeer, zei hij..

Verbazingwekkend genoeg viel alles op zijn plaats voor de onderzoekers. NASA's Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) -missie heeft vijf identieke sondes die de aurora polaris of de poollichten bestudeerden. Deze ruimtevaartuigen konden elk vakje aanvinken dat Archer en zijn team nodig hadden om te bevestigen dat de magnetosfeer trilde als een trommel, zei hij. [Infographic: aardatmosfeer van boven naar beneden]

"We vonden het eerste directe en ondubbelzinnige observationele bewijs dat de magnetopauze in een staand golfpatroon vibreert, zoals een trommel, wanneer deze door een sterke impuls wordt geraakt," zei Archer. "Gezien de 45 jaar sinds de oorspronkelijke theorie, werd gesuggereerd dat ze misschien gewoon niet voorkomen, maar we hebben aangetoond dat ze mogelijk zijn."

Archer beschrijft de vondst in meer detail in een video die hij heeft gemaakt.

De vondst klonk als muziek in de oren van Archer.

"Het magnetische veld van de aarde is een gigantisch muziekinstrument waarvan de symfonie ons enorm beïnvloedt door ruimteweer", zei hij. "We weten dat er al decennia analogen van blaas- en snaarinstrumenten in voorkomen, maar nu kunnen we ook wat percussie aan de mix toevoegen."

Het is echter in principe onmogelijk om deze trillingen in de ruimte te horen. "De frequenties die we hebben gedetecteerd - [tussen] 1,8 en 3,3 millihertz - zijn meer dan 10.000 keer te laag in toonhoogte om hoorbaar te zijn voor het menselijk oor," zei Archer.

Bovendien "zijn er zo weinig deeltjes in de ruimte dat de druk die met de oscillaties gepaard gaat, niet sterk genoeg zou zijn om een ​​trommelvlies te bewegen", merkte hij op. Om de gegevens te horen, moesten hij en zijn team "de gegevens van de gevoelige instrumenten aan boord van de THEMIS-sondes manipuleren om de signalen om te zetten in iets dat voor ons hoorbaar is."

De studie werd vandaag (12 februari) online gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

Opmerking van de uitgever: Het verhaal is gecorrigeerd om megahertz te veranderen in millihertz. Een millihertz is duizend keer kleiner dan een Hertz, daarom zijn de frequenties van de magnetopauze te laag in toonhoogte voor het menselijk oor om te horen.

• Afbeeldingengalerij: geweldige aurora's
• Gelukkige verjaardag, Hubble! 10 epische foto's van de iconische ruimtetelescoop
• Foto's: The Great American Solar Eclipse 2017

Oorspronkelijk gepubliceerd op .