بيانات الأقمار الصناعية تُظهر الطريقة "المذهلة" التي ينتج بها المجال المغناطيسي للأرض نفاثات بلازما
رغم أن المجال المغناطيسي للأرض يحمينا من الرياح الشمسية والطقس الفضائي، إلا أنه لا يوفر دائما حماية كاملة.
واكتشف الباحثون آلية جديدة في بيئة الفضاء للأرض يمكن أن تسمح للجسيمات الشمسية بالانزلاق عبر خط الدفاع الأول للكوكب.
ويؤدي التفاعل المستمر بين المجال المغناطيسي للأرض وجزيئات الشمس الأسرع من الصوت في بعض الأحيان إلى نفاثات بلازما صغيرة الحجم يمكن أن تضعف حماية الحاجز من تأثيرات الطقس في الفضاء، والتي لا تنتج فقط الشفق القطبي المثير، بل يمكن أن تسبب أيضا اضطرابا في شبكات الطاقة واتصالات الأقمار الصناعية.
وشرح الباحثون من المعهد الملكي للتكنولوجيا في ستوكهولم (KTH) في دورية Nature Communications، الآلية التي تحدث بها هذه النفاثات ذات الضغط العالي عندما تضعف سرعة الرياح الشمسية الأسرع من الصوت بفعل الانحناء الصدمي للغلاف المغناطيسي للأرض.
ويحدث الانحناء الصدمي، وفقا للفيزياء الفلكية عندما يتفاعل الغلاف المغناطيسي لجرم فلكي مع البلازما المحيطة المتدفقة مثل الرياح الشمسية بالنسبة للأرض والكواكب الممغنطة الأخرى، فهو الحد الذي تنخفض عنده سرعة الرياح النجمية فجأة نتيجة اقترابها من الفاصل المغناطيسي.
ويقول المؤلف الرئيسي للدراسة سافاس رابتيس، طالب الدكتوراه في المعهد الملكي للتكنولوجيا في ستوكهولم: "يمكن أن تكون النتائج أساسية في الصدمات. وقد توجد أيضا في بيئات بلازما أخرى مماثلة، والتي يمكن العثور عليها في كل مكان في الكون، من الأجسام الفيزيائية الفلكية إلى الكواكب الأخرى، وكذلك هنا على الأرض".
وعندما تنتقل البلازما بسرعة تفوق سرعة الصوت باتجاه الأرض، فإنها تصطدم بالمجال المغناطيسي، الذي ينبعث من قلب الكوكب، وتتباطأ بشكل مفاجئ، وتشكل الانحناء الصدمي.
ووراء هذه النقطة تقع منطقة انتقالية تعرف باسم الغلاف المغناطيسي. وهذا هو المكان الذي تظل فيه البلازما المضغوطة والمسخنة موحدة نسبيا في معظم الأحيان، ولكن حيث تتفاعل وتتطور الموجات والجزيئات في اتجاه التيار والمنبع، ما يفسح المجال أحيانا لظواهر جديدة. وتتمثل إحدى نتائج هذه الديناميكية في تكوين نفاثات ذات ضغط ديناميكي أكبر من ضغط الرياح الشمسية نفسها.
وباستخدام الأدوات الموجودة على متن أقمار ناسا الأربعة للمهمة متعددة النطاقات المغناطيسية (MMS)، تابع الباحثون تشكيل هذه النفاثات في اتجاه مجرى الانحناء الصدمي، وتتبعوا مصدرها كنتيجة مباشرة لتطور الموجة المنبع وإصلاح الانحناء الصدمي، كما يقول رابتيس.
ويقول رابتيس إن التركيز على البحث على نطاق صغير ضروري لفهم التفاصيل حول كيفية تكوين بيئة الفضاء على الأرض. وأشار: "ركزت معظم الأبحاث في العقود الأخيرة على التغييرات واسعة النطاق التي تسببها الظواهر الكبيرة المرتبطة بالنشاط الشمسي. ولكن بينما نكتشف المزيد والمزيد من الظواهر الأصغر حجما، نرى أن البيئات مثل الانحناء الصدمي الأرضي والظواهر المرتبطة به مثل نفاثات الغلاف المغناطيسي تلعب دورا مهما للغاية".
وأوضح أن البحث يؤكد أيضا على أهمية المهمات مثل MMS، التي أطلقت في عام 2015 أربع مركبات فضائية في مدار الأرض للسفر في تكوين رباعي السطوح حول الكوكب وتمكين عمليات رصد عالية الدقة للغلاف المغناطيسي أثناء العمل.
يقول رابتيس: "لقد تمكنا من رصد أجزاء غير مستكشفة سابقا من البيئة الفضائية المحيطة بالأرض. وأظهرنا مدى فائدة مثل هذه البعثات الفضائية لفهم الطبيعة وشرحها. إن تطور الصدمات وكيفية ارتباطها بتوليد النفاثات هو قطعة ضرورية في فهم بيئة الفضاء على الأرض".
المصدر: phys.org