Jacob Hoover
0 
1245
308
Varje gång en impuls träffar sköldens yttre gräns - ett område som kallas magnetopausen - rusar krusning genom ytan och speglas sedan tillbaka när de når magnetpolerna, precis som en trummas yta som en slagverkare slår den.
Och (trumrulle) detta är första gången sedan forskare föreslog magnetopaus-är-som-en-trum-idén för 45 år sedan att tekniken har registrerat fenomenet direkt, sade forskarna. [Vad är det för ljud? 11 konstiga och mystiska ljud på jorden och bortom]
Magnetosfären på dagen, magnetfältets sida direkt mellan jorden och solen, är en stor plats. Det sträcker sig vanligtvis ungefär tio gånger jordens radie mot solen, eller cirka 41 000 mil (66 000 mil), säger forskarledaren Martin Archer, en rymdplasmafysiker vid Queen Mary University i London.
Rörelser i magnetopausen kan påverka energiflödet i jordens rymdmiljö, konstaterade Archer. Till exempel kan magnetopausen påverkas av solvind, liksom laddade partiklar i form av plasma som blåser av solen. Dessa interaktioner med magnetopausen kan i sin tur kunna skada tekniken, inklusive elnät och GPS-enheter.
Även om fysiker hade föreslagit att sprängningar från rymden kunde vibrera magnetopausen som en trumma, hade de aldrig sett den i aktion. Archer visste att detta skulle vara ett utmanande fenomen att fånga; man skulle behöva flera satelliter på precis rätt plats vid rätt tidpunkt (det vill säga precis som magnetopausen sprängdes med en stark impuls). Man hoppades att dessa satelliter inte bara fångade vibrationerna utan också utesluter andra faktorer som kan ha orsakat eller bidragit till trumliknande vågor.
Men Archer och hans team var obehindrade och studerade teorin om dessa trumliknande svängningar, med hänsyn till vissa komplexiteter som utelämnades från den ursprungliga teorin, berättade Archer. "Det handlade om att kombinera mer realistiska modeller av hela magnetosfären på dagen, samt att köra globala datorsimuleringar av magnetosfärens svar på skarpa impulser."
Dessa modeller och simuleringar "gav oss testbara förutsägelser att söka efter i satellitobservationer," sade han.
Därefter sammanställde forskarna "en lista med kriterier som skulle krävas för att ge entydiga bevis på denna trumma," sade Archer. Dessa kriterier var strikta och krävde närvaron av minst fyra satelliter i rad nära magnetosfärgränsen. Först då kunde forskarna samla in data om drivimpulsen, rörelse av gränsen och signaturljuden inom magnetosfären, sade han.
Otroligt nog föll allt på plats för forskarna. NASAs tidshistoria över händelser och makroskala interaktioner under substorms-uppdraget (THEMIS) har fem identiska sonder som studerade aurora polaris eller polarljusen. Dessa rymdfarkoster kunde kryssa för varje låda som Archer och hans team behövde för att bekräfta att magnetosfären vibrerade som en trumma, sade han. [Infographic: Jordens atmosfär från topp till botten]
"Vi hittade de första direkta och otvetydiga observationer som visar att magnetopausen vibrerar i ett stående vågmönster, som en trumma, när den drabbades av en stark impuls," sade Archer. "Med tanke på de 45 åren sedan den inledande teorin hade det föreslagits att de helt enkelt inte skulle inträffa, men vi har visat att de är möjliga."
Archer beskriver fyndet mer detaljerat i en video han skapade.
Upptäckten var musik till Archers öron.
"Jordens magnetfält är ett gigantiskt musikinstrument vars symfoni påverkar oss kraftigt genom rymdväder", sade han. "Vi har känt att analoger till vind- och stränginstrument förekommer inom det i årtionden, men nu kan vi lägga till lite slagverk i blandningen också."
Men det är i princip omöjligt att höra dessa vibrationer i rymden. "Frekvenserna vi upptäckte - [mellan] 1,8 och 3,3 millihertz - är över 10 000 gånger för låga i tonhöjden för att vara hörbara för det mänskliga örat," sade Archer.
Dessutom "finns det så få partiklar i rymden, att trycket förknippade med svängningarna inte skulle vara tillräckligt starkt för att flytta en trumhinna", konstaterade han. För att höra uppgifterna var han och hans team tvungna att "manipulera data från de känsliga instrumenten ombord på THEMIS-proberna för att konvertera signalerna till något hörbart för oss."
Studien publicerades online idag (12 februari) i tidskriften Nature Communications.
Redaktörens anmärkning: Berättelsen korrigerades för att ändra megahertz till millihertz. En millihertz är tusen gånger mindre än en Hertz, varför frekvenserna från magnetopausen är för låga i tonhöjden för att det mänskliga örat ska höra.
- Bildgalleri: Fantastiska Auroras
- Grattis på födelsedagen, Hubble! 10 episka foton från det ikoniska rymdteleskopet
- Foton: Great American Solar Eclipse 2017
Ursprungligen publicerad den .