Scoperte onde stazionarie ai margini della magnetosfera terrestre

Pur colpita da un flusso costante di particelle cariche provenienti dal vento solare, la Terra non è priva di protezione. Il nostro pianeta è avvolto in una bolla di magnetismo chiamata magnetosfera, generata dal profondo dell’interno del pianeta.

Mentre soffia il vento solare, gli scienziati hanno ipotizzato che i bordi di questa bolla si increspano in una serie di onde energetiche nel plasma, generate dall’interazione tra il vento solare e la magnetosfera, lungo la direzione in cui soffia il vento. Ma ora hanno scoperto una sorpresa: alcune delle onde generate si fermano.

Il fisico spaziale Martin Archer dell’Imperial College di Londra ha esplorato il confine della magnetosfera terrestre per diversi anni.

“Comprendere i confini di qualsiasi sistema è un problema chiave“, afferma. “Ecco come entrano le cose: energia, slancio, materia”.

Recentemente, Archer e i suoi colleghi hanno scoperto che il confine della magnetosfera, chiamato magnetopausa, si comporta come la membrana di un tamburo: quando viene colpito da un impulso di vento solare le onde, chiamate onde magnetosoniche, si propagano lungo la magnetopausa verso i poli , e vengono riflesse verso la sorgente.

Ora, utilizzando i dati della missione Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) della NASA, un team di ricercatori guidati da Archer ha scoperto che, non solo queste onde magnetosoniche rimbalzano, ma possono farlo viaggiando contro la direzione del vento solare.

Quindi cosa succede quando queste onde incontrano il vento contrario? Secondo la modellizzazione condotta dai ricercatori, le due forze possono raggiungere un’impasse, con la spinta del vento solare che annulla la spinta dell’onda. Viene applicata molta energia, ma niente va da nessuna parte.

“È simile a quello che succede se provi a salire su una scala mobile che scorre verso il basso“, dice Archer. “Sembrerà che tu non ti stia muovendo affatto, anche se stai facendo un sacco di sforzi“.

Poiché queste onde stazionarie rimangono più a lungo nella magnetosfera terrestre, potrebbero avere un effetto più significativo sull’accelerazione delle particelle, che colpiscono la Terra. Sappiamo che le onde di plasma hanno un effetto accelerante sugli elettroni, che possono “navigare” le onde del plasma come un wakesurfer usa le onde dell’acqua per accelerare.

Le particelle che accelerano lungo il campo magnetico verso i poli sono responsabili della splendida aurora che illumina i nostri cieli (oltre che dei problemi di comunicazione nella ionosfera).

Anche le fasce di radiazione terrestre, confinate dalla magnetosfera, potrebbero esserne influenzate. Saranno necessarie ulteriori ricerche per capire quali effetti hanno queste onde stazionarie sull’accelerazione delle particelle.

Nel frattempo, i ricercatori hanno anche tradotto le onde stazionarie in suoni. Archer e i suoi colleghi lo hanno già fatto prima, traducendo il suono delle risposte simili a tamburi della magnetopausa al vento solare.

Non è solo una cosa affascinante da vivere; tradurre i dati spaziali in un mezzo diverso può aiutare gli scienziati a rivelare informazioni che altrimenti passerebbero inosservate.

“Mentre in una simulazione possiamo vedere cosa sta succedendo ovunque, i satelliti possono misurare queste onde solo dove ci stanno dando solo serie temporali. Questo tipo di dati è in realtà più adatto al nostro senso dell’udito che alla vista, quindi ascoltare i dati può spesso darci un’idea più intuitiva di cosa sta succedendo“, spiega Archer .

“Puoi sentire il suono del respiro profondo delle onde di superficie stazionarie che persistono, aumentando di volume man mano che ogni impulso colpisce. I suoni più acuti, associati ad altri tipi di onde, non durano così a lungo“.

La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications