Af en toe valt er een plotselinge energiepuls in de magnetosfeer van de aarde los. Wat is een geomagnetische substorm en wat doet het?
Hoewel we er al jaren van op de hoogte zijn, is het exacte proces achter een geomagnetische substorm een mysterie ... een dat wordt opgelost met gegevens van missies zoals ESA's Cluster-ruimtevaartuig. De aarde baadt voortdurend in binnenkomende elektronen- en protonenplaten - het product van een actieve zon. Deze zeer energetische deeltjes zijn gewoon een onderdeel van zonnewinden die uit coronale gaten stromen en zelfs krachtige ontploffingen van gebeurtenissen zoals coronale massa-uitwerpingen. Voor het grootste deel worden we afgeschermd door de magnetosfeer - maar soms ontsnapt een klein beetje en verzamelt zich in de magnetotail - opgeslagen als een batterijlading. Op een gegeven moment wordt het vrijgegeven ... en wanneer het dat doet, herschikt het onze magnetische veldlijnen. De energie geleidt zichzelf dan langs deze lijnen als een gloeidraad in een gloeilamp. Wanneer de watt de ventilator trof? Wow ... We hebben pool poollicht!
Het is geen nieuw concept, maar er is nooit een duidelijk begrip geweest van waar deze geomagnetische stormen vandaan komen. Zijn ze het gevolg van een plotselinge onderbreking van de elektrische stroom op ongeveer 64.000 km van de planeet? Of ontstaan ze door een proces dat magnetische herverbinding wordt genoemd en dat veel verder in de magnetotail plaatsvindt, op een afstand van ongeveer 125.000 - 200.000 km? Als je je onze recente studie van Alfven-golven herinnert, dan ken je de huidige consensuspunten met betrekking tot de herverbindingstheorie. Maar er is maar één probleem. Alfven-golven zijn langzame bewegingen en reizen met een herstelsnelheid van ongeveer 250 seconden. Wat we zien is een gebeurtenis die zich ongeveer 60 seconden na het opnieuw verbinden voordoet ... en de geboorte van een nieuwe beweging. De kinetische Alfven-golf (KAW).
"We hadden een heel eenvoudig systeem en simuleerden hoe de herverbindingsgebeurtenis energie vrijgaf in de plasmablad van geladen deeltjes", zei Shay. "We waren op zoek naar een sneller mechanisme om het signaal van de explosie door te geven dan de Alfven-golven die al algemeen werden herkend."
In tegenstelling tot zijn voorganger die zowel ionen als elektronen motiveert, wekt de KAW alleen het elektron op en beweegt ze met tweemaal de snelheid door het plasma. Door middel van simulaties is bewezen dat de kinetische Alfven-golf kan worden voortgebracht door opnieuw te verbinden, weg te bewegen van de explosie en aurora te activeren. De gegevens werden geretourneerd door de Fluxgate Magnetometer (FGM) en het Electric Fields and Waves (EFW) -instrument en gevonden door Jonathan Eastwood, een Research Fellow aan The Blackett Laboratory, Imperial College London.
"Ik vond 18 gebeurtenissen die plaatsvonden op het moment dat de vier ruimtevaartuigen door het staartgebied vlogen", zei Dr. Eastwood. "Het snelle signaal dat Michael Shay voorspelde, kwam naar voren in de Cluster-gegevens en ondersteunde de theorie dat kinetische Alfven-golven gegenereerd door opnieuw verbinden de aurora's snel energie gaven."
"Het lijkt veel op wat er gebeurt bij onweer", voegde hij eraan toe. "Eerst komt de snel bewegende bliksemflits, enige tijd later gevolgd door de langzamere geluidsgolven van de donderslag."
Zin in ... Afkomstig uit een substorm!
Oorspronkelijke verhaalbron: ESA Science and Technology News. Voor verder lezen: superalfvenische verspreiding van substormherverbindingshandtekeningen en Poynting Flux.
