Energi från solvinden som interagerar med den magnetosfäriska "bubblan" runt jorden skapar vågor av energi som ser ut att stå stilla.

Detta nya fynd, från forskning ledd av kejserliga forskare, förbättrar vår förståelse för de förhållanden runt jorden som bidrar till "rymdväder", som kan påverka vår teknik från kommunikationssatelliter i omloppsbana till kraftledningar på marken.

Solen släpper ut en ström av laddade partiklar som kallas solvinden. På jordens yta, vi skyddas från denna störtflod av magnetosfären – en bubbla som skapas av jordens magnetfält.

När solvinden träffar magnetosfären, energivågor överförs längs gränsen mellan de två. Forskare trodde att vågorna skulle skvalpa i riktning mot solvinden, men den nya studien, publiceras idag i Naturkommunikation , avslöjar att vissa vågor gör precis tvärtom.

Stående vågor

Tidigare, ledande forskare Dr. Martin Archer, från Institutionen för fysik vid Imperial, och hans kollegor fastställde att magnetosfärens gräns vibrerar som en trumma. När en trumpinneliknande puls från solvinden träffar själva framsidan av vår magnetosfäriska bubbla, vågor rasar mot jordens magnetiska poler och reflekteras tillbaka.

Det senaste arbetet tar hänsyn till vågorna som bildas över hela magnetosfärens yta, med hjälp av en kombination av modeller och observationer från NASA:s THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms) satelliter.

Forskarna fann när solvindpulser träffar magnetosfären, vågorna som bildas rasar inte bara fram och tillbaka längs jordens fältlinjer, men också resa mot solvinden.

Teamet använde modeller för att illustrera hur energin från vinden som kommer från solen och den från vågorna som går emot den kan ta bort varandra, skapa "stående vågor" som involverar mycket energi men som verkar gå ingenstans.

Dr Archer sa:"Det liknar vad som händer om du försöker gå uppför en nedåtgående rulltrappa. Det kommer att se ut som att du inte rör dig alls, även om du anstränger dig mycket."

Dessa stående vågor kan bestå längre än de som färdas med solvinden. Det betyder att de är kvar längre för att accelerera partiklar i rymden nära jorden, leder till potentiella effekter i regioner som jordens strålningsbälten, norrsken, eller jonosfären.

Forskarna säger också att stående vågor kan förekomma någon annanstans i universum, från magnetosfärerna på andra planeter till periferin av svarta hål.

Vågor av ljud

Forskarna översatte också de elektromagnetiska signalerna från THEMIS-satelliterna till ljud, låter oss lyssna på ljudet från vågorna som färdas över den magnetosfäriska gränsen.

Dr Archer tillade:"Medan vi i en simulering kan se vad som händer överallt, satelliter kan bara mäta dessa vågor där de bara ger oss tidsserier, vickande linjer. Denna typ av data är faktiskt bäst lämpad för vårt hörsinne än syn, så att lyssna på data kan ofta ge oss en mer intuitiv uppfattning om vad som händer.

"Du kan höra det djupa andningsljudet från de stående vågorna på ytan kvarstår hela tiden, ökar i volym när varje puls slår. Högre tonhöjd, förknippas med andra typer av vågor, varar inte alls lika länge."