研究者らは、地球の磁気圏が朝側で逆転した電荷を帯びていることを発見し、長年抱かれていた仮定に反する結果となった。衛星データとシミュレーションにより、そこに正電荷ではなく負電荷が存在し、赤道付近でパターンが反転することが明らかになった。この発見は、日本大学のチームが主導し、プラズマの運動が宇宙天候を形成する役割を説明する。
地球の磁気圏は、磁場によって形成される保護バブルであり、衛星や通信を乱す地磁気嵐に影響を与える。科学者らは以前、この領域が朝側で正電荷を帯び、夕側で負電荷を帯びていると仮定しており、電場は正から負へ流れるためである。しかし、最近の衛星測定ではその逆が示された：朝側は負電荷、夕側は正電荷である。
京都大学、名古屋大学、九州大学のチームはこの異常を、大規模な磁気流体シミュレーションを用いて調査した。これらのモデルは、太陽からの高速太陽風の安定した流れを組み込んだ。結果は観測を裏付け、逆転パターンが一様に適用されないことを示した。極域では電荷の極性は伝統的な理論と一致するが、赤道付近では広範囲にわたって反転する。
この反転はプラズマの運動に起因する。「従来の理論では、赤道面と極域上部の電荷極性は同じであるはずだ。では、なぜこれらの領域間で反対の極性が見られるのか？これは実際、プラズマの運動で説明できる」と、対応著者の京都大学のエビハラ・ユウスケ氏が説明する。太陽磁気エネルギーは地球の場に入り、夕暮れ側で時計回りに極に向かって移動する。地球の場線は赤道付近で上向き、極付近で下向きであり、プラズマ流との反対の向きが電荷反転を引き起こす。
「電場と電荷分布はどちらもプラズマ運動の結果であり、原因ではない」とエビハラ氏は付け加える。この洞察は、プラズマ対流を明確にし、高エネルギー粒子で満たされた放射線帯などの宇宙現象を駆動する。Journal of Geophysical Research: Space Physicsに掲載されたこの研究は、木星や土星などの他の惑星にも影響を及ぼし、太陽系全体の磁気圏ダイナミクス理解を高める。