زمین برعکس آنچه تصور میشد باردار است!
زهرا وجدانی: مگنتوسفر زمین حباب محافظی است که سیاره ما را در برابر بادهای خورشیدی و ذرات پرانرژی کیهانی محافظت میکند. تا پیش از این دانشمندان تصور میکردند بخش صبحگاهی این ناحیه بار مثبت و بخش غروب آن بار منفی دارد، اما دادههای تازه ماهوارهای نشان میدهد که جهت بارها کاملا معکوس است. این کشف غیرمنتظره نه تنها درک ما از میدان مغناطیسی زمین را متحول میکند، بلکه پیامدهایی مهم برای فهم پدیدههای فضایی و محیط سیارات دیگر دارد.
در این گزارش به چگونگی کشف این یافته، دلایل علمی آن و تأثیرات آن بر مطالعات فضایی و سیارهای میپردازیم.
نظریهای چند دهساله زیر سوال رفت
گروهی از پژوهشگران ژاپنی دریافتند که مگنتوسفر زمین (ناحیهای از فضا که تحت تأثیر میدان مغناطیسی سیاره قرار دارد) در واقع دارای بار الکتریکی مخالف با آن چیزی است که دههها در علم پذیرفته شده بود.
مگنتوسفر همچون حبابی محافظ زمین را در برابر بادهای خورشیدی و ذرات باردار کیهانی محافظت میکند. در این ناحیه نیروی الکتریکی وسیعی از سمت صبح سیاره به سمت سمت غروب جریان دارد و نقش کلیدی در شکلگیری اختلالات فضایی نزدیک زمین از جمله طوفانهای ژئومغناطیسی ایفا میکند.
تا کنون تصور میشد که بخش صبحگاهی مگنتوسفر دارای بار مثبت و بخش غروب آن منفی است؛ زیرا نیروهای الکتریکی از ناحیه مثبت به منفی حرکت میکنند. با این حال، دادههای جدید ماهوارهای خلاف این دیدگاه را نشان دادهاند: بخش صبحگاهی مگنتوسفر در واقع منفی و بخش غروب آن مثبت است.
این یافته غیرمنتظره پژوهشگران دانشگاههای کیوتو، ناگویا و کیوشو را بر آن داشت تا مکانیسمهای شکلدهنده به مگنتوسفر را با دقت بیشتری بررسی کنند.
برای این منظور، آنها شبیهسازیهای گستردهای بر پایه دینامیک مغناطوهیدرودینامیک (MHD) انجام دادند تا شرایط فضای نزدیک زمین را بازسازی کنند. در این مدلها جریان پایداری از پلاسما با سرعت بالا از خورشید موسوم به باد خورشیدی بازآفرینی شد. نتایج شبیهسازیها با مشاهدات اخیر همخوانی داشت و نشان داد که بار منفی در سمت صبح و بار مثبت در سمت غروب وجود دارد، هرچند این الگو در همه نواحی یکسان نیست.
تفاوت میان نواحی قطبی و استوایی
پژوهشها نشان دادند که در نواحی قطبی، جهت بارها مطابق نظریههای سنتی باقی میماند، اما در نواحی استوایی این الگو در گسترهای وسیع معکوس شده است.
یوسوکه ایبیهارا، نویسنده مسئول از دانشگاه کیوتو، در توضیح این پدیده میگوید: در نظریههای کلاسیک، انتظار میرود قطبیت بار در صفحه استوایی و بالای نواحی قطبی یکسان باشد. اما چرا بین این مناطق جهت بارها متفاوت است؟ پاسخ در حرکت پلاسما نهفته است.
به گفته او انرژی مغناطیسی منشأ گرفته از خورشید پس از ورود به مگنتوسفر در سمت غروب بهصورت ساعتگرد جریان مییابد و به سمت قطبها حرکت میکند. از سوی دیگر میدان مغناطیسی زمین از نیمکره جنوبی به نیمکره شمالی امتداد دارد؛ یعنی در نزدیکی صفحه استوایی به سمت بالا و در بالای مناطق قطبی به سمت پایین جهتگیری میکند. به همین دلیل جهتگیری نسبی میان حرکت پلاسما و میدان مغناطیسی در این دو ناحیه متفاوت است. ایبیهارا نیز تاکید میکند: نیروی الکتریکی و توزیع بار، نتیجه حرکت پلاسما هستند، نه علت آن.
پیامدهای علمی و فضایی
به گفته پژوهشگران، جریان همرفتی پلاسما در مگنتوسفر عامل اصلی پدیدههای گوناگون در محیط فضایی است و مطالعات جدید نشان میدهند که این جریان بهطور غیرمستقیم کمربندهای تابشی زمین را نیز تحت تاثیر قرار میدهد؛ مناطقی که مملو از ذرات پرانرژی با سرعتی نزدیک به نور هستند.
کشف جهت معکوس بارهای مگنتوسفر زمین، درک ما از ساختار و رفتار میدان مغناطیسی و جریانهای پلاسما در نزدیکی سیاره را دگرگون میکند. این یافته نظریههای کلاسیک چند دههای را بازبینی میکند و افق تازهای برای مطالعه پدیدههای فضایی، طوفانهای ژئومغناطیسی و محیط سیارات دارای میدان مغناطیسی مانند مشتری و زحل باز مینماید. تحقیقات آینده با بهرهگیری از شبیهسازیهای دقیق و دادههای گسترده میتواند مکانیزم تعامل پلاسما و میدان مغناطیسی را با جزئیات بیشتری روشن کرده و فهم جامعتری از محیطهای اطراف سیارات دارای میدان مغناطیسی نظیر مشتری و زحل کمک و محیط فضایی پیرامون زمین ارائه دهد.
انتهای پیام/
