Visoko iznad atmosfere, u području gdje dominira Zemljino magnetsko polje, djeluje električno polje koje se proteže od istočne prema zapadnoj strani Zemljine magnetosfere. Ovo veliko elektrostatno polje već je poznato po svojoj ulozi u izazivanju geomagnetskih oluja, ali novo istraživanje otkriva da je njegov osnovni nabojni raspored pogrešno tumačen desetljećima.
Prema dosadašnjem shvaćanju, električno polje u magnetosferi nastaje zbog razlike u naboju, pri čemu sila djeluje od pozitivnog prema negativnom. Zbog toga se vjerovalo da je istočna strana magnetosfere pozitivno nabijena, a zapadna negativno. No satelitska mjerenja pokazala su obrnuto: negativan naboj prevladava na istočnoj strani, dok se pozitivan nalazi na zapadnoj.
To otkriće iznenadilo je znanstvenike i potaknulo novu analizu. Istraživački tim sa sveučilišta u Kyotu, Nagoyi i Kyushuu proveo je detaljne simulacije koristeći modele temeljene na magnetohidrodinamici (MHD) kako bi razjasnili uzrok takve raspodjele.
Simulacije su pretpostavile neprekidni i brzi tok sunčevog vjetra — struje ionizirane plazme koja neprestano izlazi iz Sunca i oblikuje Zemljino magnetsko okruženje. Rezultati su potvrdili satelitska opažanja: negativan naboj doista se javlja na istočnoj strani magnetosfere, a pozitivan na zapadnoj. No takva raspodjela nije jednolika u svim područjima.
U polarnim regijama, polaritet se i dalje slaže s tradicionalnim modelima. Suprotna raspodjela primijećena je prvenstveno u ekvatorijalnom području, gdje je promjena izražena i prostorno široka.
Kretanje plazme objašnjava razliku između regija
Prema važećim teorijama, polaritet električnog naboja trebao bi biti jednak u ekvatorijalnoj ravnini i iznad polova. Zašto se onda u stvarnim mjerenjima pojavljuje obrnuta slika? To pitanje postavlja Yusuke Ebihara sa Sveučilišta u Kyotu, glavni autor studije.
Ključ se, kaže, nalazi u kretanju plazme. Kada magnetska energija koju nosi sunčev vjetar uđe u Zemljinu magnetosferu, struji u smjeru kazaljke na satu duž zapadne strane planeta i zatim se preusmjerava prema polarnim regijama.
Istodobno, Zemljino magnetsko polje usmjereno je od južne prema sjevernoj hemisferi. U blizini ekvatora orijentirano je prema gore, a iznad polova prema dolje. Ta razlika u prostornoj orijentaciji magnetskog polja u odnosu na tok plazme objašnjava zašto dolazi do obrnutog rasporeda naboja.
“Električno polje i raspodjela naboja nisu uzroci, nego posljedice kretanja plazme”, pojašnjava Ebihara.
Plazmena konvekcija, kruženje električki nabijenih čestica unutar magnetosfere, ključan je mehanizam koji oblikuje svemirske uvjete oko Zemlje. Osim što uzrokuje geomagnetske oluje, konvekcija izravno utječe na strukturu Van Allenovih pojasa zračenja, u kojima se nalaze čestice što se kreću gotovo brzinom svjetlosti.
Dublje razumijevanje tih procesa ne samo da poboljšava modele predviđanja svemirskog vremena, već pruža i uvid u ponašanje magnetskih okruženja drugih planeta, poput Jupitera i Saturna. Takva istraživanja otkrivaju temeljne zakonitosti plazmenih strujanja u cijelom Sunčevom sustavu, i šire.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
