Wykrycie Magnetycznych Zwinięć "Switchback" Przy Magnetosferze Ziemi Wymaga Rewizji Prognoz Pogody Kosmicznej

Naukowcy zidentyfikowali w pobliżu magnetosfery Ziemi magnetyczne struktury typu „switchback”, zjawisko to było dotychczas obserwowane wyłącznie w bezpośrednim sąsiedztwie Słońca. Ta nieoczekiwana detekcja, odnotowana dzięki danym z misji NASA Magnetospheric Multiscale (MMS), ujawnia skręconą strukturę magnetyczną w magnetosferze, czyli obszarze tuż za granicą pola magnetycznego naszej planety. Misja MMS, wykorzystująca kwartet satelitów, przez prawie dekadę badała interakcje magnetosfery ze słonecznym polem magnetycznym, co pozwoliło na uchwycenie migawek 3D o wysokiej rozdzielczości.

Ta hybrydowa struktura, jak się wydaje, powstaje w wyniku gwałtownego rozprzężenia (reconnection) słonecznych linii pola magnetycznego, które są niesione przez wiatr słoneczny, z ziemskimi liniami pola o przeciwstawnym ukierunkowaniu. Odkrycie to, opublikowane w Journal of Geophysical Research, sugeruje, że pole magnetyczne Ziemi jest w stanie lokalnie generować lub wzmacniać turbulencje, co wymaga korekty obecnych modeli prognozowania pogody kosmicznej. Fizycy, tacy jak Emily McDougall i Matthew Argall z Uniwersytetu New Hampshire, prowadzili badania, które wykazały, że switchback w magnetosferze zawierał elektrony o wysokiej energii, które wydawały się pochodzić z ziemskiego pola magnetycznego, co świadczy o mieszaniu się plazmy słonecznej i ziemskiej.

Obecność tych energetycznych formacji w pobliżu Ziemi ma istotne konsekwencje dla prognozowania pogody kosmicznej, która wpływa na systemy technologiczne. Jeśli switchbacki mogą tworzyć się lokalnie, mogą one działać jako punkty zapłonu dla lokalnych burz geomagnetycznych lub nieprzewidywalnie intensyfikować zorze polarne. Zjawisko to, znane z obserwacji bliżej Słońca przez sondę Parker Solar Probe, jest związane z rozprzężeniem magnetycznym, procesem uwalniającym ogromne ilości energii. W przypadku tego ziemskiego switchbacka, proces ten miał miejsce na styku otwartych linii magnetosfery i zamkniętych linii pola magnetycznego, co podkreśla złożoność jego pochodzenia.

Możliwość badania tego zjawiska bliżej planety, bez konieczności wysyłania sond w ekstremalne warunki słoneczne, stwarza praktyczne laboratorium do testowania modeli prognozowania pogody kosmicznej. Wcześniejsze badania, na przykład te prowadzone przez zespół doktora Gabora Totha z Uniwersytetu Michigan, koncentrowały się na wyjaśnieniu powstawania switchbacków wokół Słońca, gdzie są one powszechne w wietrze słonecznym. Odkrycie to ustanawia bezpośrednie powiązanie między dynamicznymi procesami energetycznymi Słońca a naszą ziemską magnetosferą, co jest kluczowe, ponieważ gwałtowne zdarzenia mogą zakłócać naziemne sieci energetyczne oraz łącza radiowe, zagrażając satelitom i załogowym statkom kosmicznym.

Struktury te, które są skręconymi plazmowymi kształtami, mogą otwierać kanały, które mieszają plazmę słoneczną z ziemską, zmieniając przepływ energii jonosferycznej i torując drogę kaskadom zakłóceń w systemach technologicznych. Zespół MMS zamierza przeprowadzić dodatkowe inspekcje w tym regionie, aby zebrać więcej informacji na temat mechanizmów formowania się switchbacków i warunków energetycznych, które je wyzwalają. To odkrycie, polegające na zaobserwowaniu nagłego zygzaka w kierunku pola magnetycznego, oferuje spojrzenie na fizykę, którą wcześniej uważano za ograniczoną do korony słonecznej. W kontekście globalnej zależności od technologii satelitarnej, zrozumienie tych zjawisk jest kluczowe dla zapewnienia ciągłości działania systemów komunikacyjnych i nawigacyjnych.