Forskare har upptäckt att jordens magnetosfär bär en inverterad elektrisk laddning på sin morgonsida, vilket strider mot länge hållna antaganden. Satellitdata och simuleringar avslöjar negativa laddningar där istället för positiva, med mönstret som vänder nära ekvatorn. Detta fynd, lett av team från japanska universitet, förklarar plasmats rörelses roll i att forma rymdväder.
Jordens magnetosfär, den skyddande bubblan som bildas av dess magnetfält, påverkar geomagnetiska stormar som kan störa satelliter och kommunikationer. Forskare antog tidigare att denna region var positivt laddad på morgonsidan och negativt laddad på kvällen, eftersom elektriska krafter flyter från positivt till negativt. Dock har senaste satellitmätningar visat motsatsen: morgonsidan är negativt laddad, medan kvällen är positiv.
Ett team från Kyotos universitet, Nagoya universitet och Kyushus universitet undersökte denna anomalitet med storskaliga magnetohydrodynamiska simuleringar. Dessa modeller inkluderade en stadig ström av höghastighets sol vind från solen. Resultaten bekräftade observationerna och indikerade att det inverterade mönstret inte gäller uniformt. I polära regioner stämmer laddningspolariteten med traditionell teori, men nära ekvatorn vänder det över ett stort område.
Inversionen härrör från plasmats rörelse. "I konventionell teori bör laddningspolariteten i det ekvatoriala planetet och ovanför polära regioner vara densamma. Varför ser vi då motsatta polariteter mellan dessa regioner? Detta kan faktiskt förklaras av plasmats rörelse," förklarar korresponderande författare Yusuke Ebihara från Kyotos universitet. Solens magnetenergi träder in i jordens fält och rör sig medurs på skymningssidan mot polerna. Jordens fältlinjer löper uppåt nära ekvatorn och nedåt nära polerna, vilket skapar motsatta orienteringar med plasmflödet som leder till laddningsinversionen.
"Den elektriska kraften och laddningsfördelningen är båda resultat, inte orsaker, till plasmats rörelse," tillägger Ebihara. Denna insikt klargör plasmakonvektionen, som driver rymdfenomen som strålningsbälten fyllda med högenergipartiklar. Forskningen, publicerad i Journal of Geophysical Research: Space Physics, har också implikationer för andra planeter som Jupiter och Saturnus, och förbättrar förståelsen av magnetosfärisk dynamik i hela solsystemet.