Elke keer dat een impuls de buitenste grens van het schild raakt - een gebied dat bekend staat als de magnetopauze - schokt het door het oppervlak en wordt het vervolgens teruggekaatst zodra ze de magnetische polen bereiken, net zoals het oppervlak van een drum rimpelt zoals een percussionist het verslaat.
En (tromgeroffel) dit is de eerste keer sinds onderzoekers 45 jaar geleden het idee van een magnetopauze-als-een-trommel voorstelden dat technologie het fenomeen rechtstreeks heeft vastgelegd, aldus de onderzoekers.
De magnetosfeer aan de dagzijde, de zijde van het magnetische veld direct tussen de aarde en de zon, is een enorme plaats. Het strekt zich gewoonlijk uit tot ongeveer 10 keer de straal van de aarde in de richting van de zon, of ongeveer 41.000 mijl (66.000 kilometer), zei onderzoekleider Martin Archer, een plasmafysicus aan de Queen Mary University in Londen.
Bewegingen in de magnetopauze kunnen de energiestroom in de ruimteomgeving van de aarde beïnvloeden, merkte Archer op. Zo kan de magnetopauze worden beïnvloed door zonnewind, maar ook door geladen deeltjes in de vorm van plasma die de zon afblazen. Deze interacties met de magnetopauze kunnen op hun beurt de technologie beschadigen, waaronder elektriciteitsnetten en GPS-apparaten.
Hoewel natuurkundigen hadden voorgesteld dat explosies vanuit de ruimte de magnetopauze als een trommel konden doen trillen, hadden ze het nog nooit in actie gezien. Archer wist dat dit een uitdagend fenomeen zou zijn om vast te leggen; men zou meerdere satellieten op precies de juiste plaatsen op het juiste moment nodig hebben (dat wil zeggen, net zoals de magnetopauze met een sterke impuls werd afgevuurd). Gehoopt werd dat deze satellieten niet alleen de trillingen zouden opvangen, maar ook andere factoren uitsluiten die mogelijk de trommelachtige golven hebben veroorzaakt of eraan hebben bijgedragen.
Maar Archer en zijn team waren niet afgeschrikt en bestudeerden de theorie van deze drumachtige oscillaties, rekening houdend met bepaalde complexiteiten die uit de oorspronkelijke theorie waren weggelaten, vertelde Archer aan WordsSideKick.com. "Dit omvatte het combineren van meer realistische modellen van de hele dag magnetosfeer, en het uitvoeren van wereldwijde computersimulaties van de reactie van de magnetosfeer op scherpe impulsen."
Deze modellen en simulaties 'gaven ons testbare voorspellingen om in satellietwaarnemingen naar te zoeken', zei hij.
Vervolgens stelden de wetenschappers 'een lijst met criteria op die nodig zouden zijn om ondubbelzinnig bewijs van deze trommel te geven', zei Archer. Deze criteria waren streng en vereisten de aanwezigheid van ten minste vier satellieten op een rij nabij de grens van de magnetosfeer. 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 waren in staat om elke doos af te vinken die Archer en zijn team nodig hadden om te bevestigen dat de magnetosfeer trilde als een trommel, zei hij.
'We vonden het eerste directe en ondubbelzinnige waarnemingsbewijs dat de magnetopauze trilt in een staand golfpatroon, zoals een trommel, wanneer het wordt geraakt door een sterke impuls', zei Archer. "Gezien de 45 jaar sinds de oorspronkelijke theorie, werd gesuggereerd dat ze misschien gewoon niet zouden voorkomen, maar we hebben laten zien dat ze mogelijk zijn."
Archer beschrijft de bevinding gedetailleerder in een video die hij heeft gemaakt.
De vondst was muziek in de oren van Archer.
'Het magnetische veld van de aarde is een gigantisch muziekinstrument waarvan de symfonie ons enorm beïnvloedt door het ruimteweer', zei hij. "We weten dat er al tientallen jaren analogen zijn met blaas- en strijkinstrumenten, maar nu kunnen we ook wat percussie toevoegen aan de mix."
Het is echter in principe onmogelijk om deze trillingen in de ruimte te horen. "De frequenties die we hebben gedetecteerd - 1,8 en 3,3 millihertz - zijn meer dan 10.000 keer te laag om hoorbaar te zijn voor het menselijk oor," zei Archer.
Bovendien 'zijn er zo weinig deeltjes in de ruimte dat de druk die gepaard gaat met de oscillaties niet sterk genoeg zou zijn om een trommelvlies te verplaatsen', merkte hij op. Om de gegevens te kunnen 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'.
Opmerking van de uitgever: Het verhaal is gecorrigeerd om megahertz in millihertz te veranderen. Een millihertz is duizend keer kleiner dan een Hertz, daarom zijn de frequenties van de magnetopauze te laag om het menselijk oor te kunnen horen.
