Thomas Dalton
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2010
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Chaque fois qu'une impulsion frappe la limite extérieure du bouclier - une région connue sous le nom de magnétopause - des secousses ondulent à travers sa surface, puis sont réfléchies une fois qu'elles atteignent les pôles magnétiques, tout comme le visage d'un tambour ondule quand un percussionniste le bat..
Et (roulement de tambour) c'est la première fois depuis que les chercheurs ont proposé l'idée de la magnétopause-est-comme-un-tambour il y a 45 ans que la technologie a enregistré le phénomène directement, ont déclaré les chercheurs. [Quel est ce bruit? 11 sons étranges et mystérieux sur Terre et au-delà]
La magnétosphère du côté du jour, le côté du champ magnétique directement entre la Terre et le soleil, est un vaste endroit. Il s'étend généralement environ 10 fois le rayon de la Terre vers le soleil, soit environ 66000 kilomètres (41000 miles), a déclaré le chercheur principal de l'étude Martin Archer, physicien des plasmas spatiaux à l'Université Queen Mary de Londres..
Les mouvements de la magnétopause peuvent avoir un impact sur le flux d'énergie dans l'environnement spatial de la Terre, a noté Archer. Par exemple, la magnétopause peut être affectée par le vent solaire, ainsi que par des particules chargées sous forme de plasma qui soufflent le soleil. Ces interactions avec la magnétopause, à leur tour, ont le potentiel d'endommager la technologie, y compris les réseaux électriques et les appareils GPS..
Bien que les physiciens aient proposé que les explosions de l'espace puissent faire vibrer la magnétopause comme un tambour, ils ne l'avaient jamais vue en action. Archer savait que ce serait un phénomène difficile à capturer; il faudrait plusieurs satellites aux bons endroits au bon moment (c'est-à-dire, tout comme la magnétopause a été dynamitée par une forte impulsion). On espérait que ces satellites captureraient non seulement les vibrations, mais excluraient également d'autres facteurs qui auraient pu causer ou contribuer aux ondes en forme de tambour..
Mais Archer et son équipe n'ont pas été découragés et ont étudié la théorie de ces oscillations en forme de tambour, en tenant compte de certaines complexités qui ont été omises de la théorie originale, a déclaré Archer. "Cela impliquait de combiner des modèles plus réalistes de toute la magnétosphère du côté de la journée, ainsi que d'exécuter des simulations informatiques globales de la réponse de la magnétosphère à des impulsions aiguës."
Ces modèles et simulations "nous ont donné des prédictions testables à rechercher dans les observations satellitaires", a-t-il déclaré..
Ensuite, les scientifiques ont compilé "une liste de critères qui seraient nécessaires pour donner des preuves sans ambiguïté de ce tambour", a déclaré Archer. Ces critères étaient stricts et exigeaient la présence d'au moins quatre satellites d'affilée près de la limite de la magnétosphère. Ce n'est qu'alors que les chercheurs pourraient recueillir des données sur l'impulsion motrice, le mouvement de la frontière et les sons de signature dans la magnétosphère, a-t-il déclaré..
Étonnamment, tout s'est mis en place pour les chercheurs. La mission THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions pendant les sous-tempêtes) de la NASA comprend cinq sondes identiques qui étudiaient les aurores polaires ou les lumières polaires. Ces engins spatiaux ont pu cocher toutes les cases dont Archer et son équipe avaient besoin pour confirmer que la magnétosphère vibrait comme un tambour, a-t-il déclaré. [Infographie: l'atmosphère de la Terre de haut en bas]
"Nous avons trouvé la première preuve d'observation directe et sans ambiguïté que la magnétopause vibre dans un modèle d'onde stationnaire, comme un tambour, lorsqu'elle est frappée par une forte impulsion", a déclaré Archer. "Compte tenu des 45 années écoulées depuis la théorie initiale, il avait été suggéré qu'elles pourraient simplement ne pas se produire, mais nous avons montré qu'elles sont possibles."
Archer décrit la découverte plus en détail dans une vidéo qu'il a créée.
La découverte était une musique aux oreilles d'Archer.
«Le champ magnétique de la Terre est un instrument de musique gigantesque dont la symphonie nous affecte grandement à travers la météo spatiale», a-t-il déclaré. "Nous savons que les analogues des instruments à vent et à cordes se produisent en son sein depuis des décennies, mais maintenant nous pouvons également ajouter des percussions au mélange."
Cependant, il est fondamentalement impossible d'entendre ces vibrations dans l'espace. "Les fréquences que nous avons détectées - [entre] 1,8 et 3,3 millihertz - sont plus de 10 000 fois trop basses pour être audibles par l'oreille humaine", a déclaré Archer..
De plus, "il y a si peu de particules dans l'espace que les pressions associées aux oscillations ne seraient pas assez fortes pour déplacer un tympan", a-t-il noté. Afin d'entendre les données, lui et son équipe ont dû «manipuler les données des instruments sensibles à bord des sondes THEMIS pour convertir les signaux en quelque chose d'audible pour nous».
L'étude a été publiée en ligne aujourd'hui (12 février) dans la revue Nature Communications.
Note de l'éditeur: L'histoire a été corrigée pour changer le mégahertz en millihertz. Un millihertz est mille fois plus petit qu'un Hertz, c'est pourquoi les fréquences de la magnétopause sont trop basses pour que l'oreille humaine puisse les entendre..
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