أظهرت دراسة جديدة أن النبض الكهربائي في الغلاف المغناطيسي للأرض يسير في الاتجاه المعاكس لما تنبأت به النماذج الكلاسيكية، كما كتبت موقع Space.com.

يحيط بالأرض غلاف مغناطيسي، وهو عبارة عن “فقاعة” مغناطيسية عملاقة تحمي الكوكب من الرياح الشمسية. وعندما تصطدم الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس بهذا المجال، فإنها تثير تيارات كهربائية تخلق نمطًا ديناميكيًا للطقس الفضائي.

لفترة طويلة كان يعتقد أن الجانب الصباحي من الغلاف المغناطيسي مشحون بشكل إيجابي، والجانب المسائي مشحون سلبا. ومع ذلك، أظهرت دراسة جديدة بقيادة يوسوكي إبيهارا من جامعة كيوتو الصورة المعاكسة: في الصباح يحمل النظام شحنة سالبة، وفي المساء يحمل شحنة موجبة.

العمل المنشور في مجلة البحوث الجيوفيزيائية: فيزياء الفضاء، يستند إلى بيانات من مهمة MMS التابعة لناسا والتي تدرس إعادة الاتصال المغناطيسي، وهي العملية التي يتم من خلالها ربط المجالات المغناطيسية للشمس والأرض وانفصالها، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة والتسبب في العواصف والشفق القطبي. بالإضافة إلى ذلك، أجرى العلماء عمليات محاكاة تفصيلية لإعادة إنتاج سلوك البلازما تحت التأثير المستمر للرياح الشمسية.

وأكدت النماذج أن البنية الكهربائية في المناطق القطبية تتبع المفاهيم الكلاسيكية، ولكن بالقرب من خط الاستواء يلاحظ “انعكاس”: توزيع الشحنات عكس ما كان متوقعا ويغطي مساحة ضخمة من الغلاف المغناطيسي.

“وفقًا للنظرية التقليدية، يجب أن تكون قطبية الشحنة في المستوى الاستوائي وفوق المناطق القطبية هي نفسها. فلماذا نرى قطبية متضادة بين هذه المناطق؟” يقول ابيهارا.

شرح التأثير

وأضاف إيبيهارا أن هذا التغير في القطبية يمكن تفسيره بحركة الجسيمات المشحونة بدلاً من تراكم الكهرباء الساكنة. عندما تصطدم طاقة الشمس بالمجال المغناطيسي للأرض، فإنها تتسبب في دوران البلازما حول الكوكب. وعلى جانب الظل من الأرض، تتحرك هذه البلازما في اتجاه عقارب الساعة باتجاه القطبين. وفي الوقت نفسه، تمتد خطوط المجال المغناطيسي للأرض من نصف الكرة الجنوبي إلى نصف الكرة الشمالي – صعودًا عند خط الاستواء وأسفل عند القطبين، وفقًا للبيان.

ونظرًا لأن حركة البلازما وخطوط المجال المغناطيسي موجهة في اتجاهين متعاكسين، فإن تفاعلهما يغير الطريقة التي تتراكم بها الشحنات الكهربائية في أجزاء مختلفة من الغلاف المغناطيسي، مما يخلق “الانعكاس” الذي لاحظه العلماء.

ويقول الباحثون إن هذا الاكتشاف يحسن نماذج انتشار الطاقة في الفضاء القريب من الأرض ويمكن أن يحسن التنبؤ بالطقس الفضائي، وهو أمر مهم لتشغيل البنية التحتية والأقمار الصناعية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تساعد النتائج في فهم الأغلفة المغناطيسية للكواكب الأخرى، مثل كوكب المشتري وزحل، والتي تتفاعل أغلفةها المغناطيسية الضخمة مع الرياح الشمسية من خلال آليات مماثلة.