Under många år, Forskare antog att norrskenet som sågs runt nordpolen var identiskt med norrskenet som sågs runt sydpolen. Polerna är förbundna med magnetfältslinjer och norrskensdisplayer orsakas av laddade partiklar som strömmar längs dessa fältlinjer. Eftersom de laddade partiklarna följer dessa fältlinjer, det skulle vara vettigt att norrskenet skulle vara spegelbilder av varandra.

Dock, År 2009, forskare upptäckte norrsken kan se olika ut runt nordpolen och sydpolen, inklusive att ha olika former och förekomma på olika platser – ett fenomen som kallas asymmetri.

Nu, en ny studie i Journal of Geophysical Research :Rymdfysik, en publikation av American Geophysical Union, förklarar hur denna asymmetri uppstår och orsakar skillnaderna i norrskensvisningar nära jordens poler. Den nya forskningen finner att skillnaderna i norrsken sannolikt orsakas av klämning av jordens magnetsvans - en magnetisk svans som sträcker sig bort från vår planet - av solvinden och solens magnetfält.

När solmagnetfältet som anländer till jorden pekar i öst-västlig riktning, det interagerar med jordens magnetfält på olika sätt i norr och söder. Detta leder till asymmetrisk belastning av trycket på jordens magnetfält och introducerar en lutning i jordens magnetfält på jordens nattsida. Lutningen förklarar varför norrsken ibland kan ha olika former och förekomma på olika platser i de två polarområdena.

Det nya fyndet motsäger tidigare teorier om asymmetri, vilket antydde att det orsakades av att magnetiska fältlinjer dras isär och återansluts i jordens magnetiska svans, en process som kallas svansåterkoppling. Den nya studien visar att faktiskt, svansåterkoppling minskar denna asymmetri.

"Anledningen till att detta är spännande är att vi tidigare har trott att asymmetrin i systemet kommer in i magnetosfären genom en mekanism som kallas svansåterkoppling, sa Anders Ohma, en Ph.D. kandidat vid universitetet i Bergen i Norge, och huvudförfattare till den nya studien. "Vad den här uppsatsen visar är att det är möjligt att det faktiskt är motsatsen:Denna återkoppling i magnetsvansen minskar faktiskt asymmetrin."

Den nya forskningen förklarar inte bara varför norrskenet och söderskenet ser olika ut på natthimlen, men det hjälper också forskare att bättre förstå interaktioner mellan jorden och solen. Denna kunskap är viktig för att exakt förutsäga plats och tidpunkt för väderhändelser i rymden, som kan skapa förödelse för våra elnät, satelliter och astronauter i rymden.

En relaterad artikel i tidskriften Annales Geophysicae beskriver asymmetrin som sågs under en geomagnetisk storm i augusti 2001, och visar vikten av att överväga georymd, eller växelverkan mellan solen och jorden, som ett asymmetriskt system.

"Utan att inkludera dessa asymmetrier kommer vår förståelse av Sun-Earth-systemet att vara långt ifrån komplett och modeller kommer inte att kunna förutsäga plats och tidpunkt för georymdfenomen, sa Nikolai Østgaard, professor och chef för Birkeland Center for Space Science vid Universitetet i Bergen i Norge, och huvudförfattare till studien i Annales Geophysicae .

Genererar norrsken

Jordens kärna genererar ett magnetfält som sträcker sig ut i rymden runt vår planet, bildar en magnetisk sköld som kallas magnetosfären som skyddar jorden från laddade partiklar som kommer från solen. Solen sänder ut sitt eget magnetfält, kallas det interplanetära magnetfältet, eller IMF, som bärs av solvinden och interagerar med jordens magnetfält.

Under vissa förhållanden, på jordens dagsida, solens interplanetära magnetfältlinjer och jordens magnetfältslinjer kan slitas isär och korsas, kopplar jordens magnetfält till IMF. Solvinden som strömmar från solen flyttar dessa korsade fältlinjer till jordens nattsida och sträcker ut den till en svans – kallad magnetosvansen – som sträcker sig bort från jorden.

Så småningom, dessa korsade fältlinjer dras isär och jordens fältlinjer förenas igen med jordens fältlinjer, och IMF:s fältlinjer återförenas med IMF:s fältlinjer. När fältlinjerna är stängda, de snäpper tillbaka mot jorden, accelererar partiklar i närheten och orsakar norrsken i jordens övre atmosfär.

Eftersom dessa fältlinjer kanske inte är de fältlinjer som ursprungligen var kopplade till varandra, forskare trodde att dessa nya fältlinjer kanske inte är symmetriskt inriktade, och kunde vridas och kopplas tillbaka till jorden på olika platser på norra och södra halvklotet. De trodde att det var denna svansåterkoppling som orsakade skillnaderna i norrsken på norra och södra halvklotet.

Men, den nya forskningen visar att så inte är fallet. Den nya studien undersökte flera bilder av asymmetriska norrsken på norra och södra halvklotet samtidigt och hur dessa norrsken utvecklades över tiden, så att de kunde se samma fenomen hända om och om igen. Sedan relaterade de det till aktivitet i magnetsvansen.

Den nya studien visar norrskensasymmetri minskar när svansåterkopplingen fortskrider. Ytterligare, asymmetrin kvarstår även om liten eller ingen återkoppling sker. Så, den nya studien visar, svansåterkoppling ansvarar inte för asymmetrin.

Istället, den nya forskningen finner att det är skillnader i tryck som utövas på magnetotailen som orsakar dessa norrskensskillnader. Magnetsvansen pressas ständigt av solvinden och IMF, och det är denna ojämna klämning på den från olika håll som orsakar skillnaderna i norrskensdisplayer vid de två polerna. Klämningen beror på IMF:s inriktning.

"Denna studie förklarar både hur asymmetrier skapas och hur de tas bort och det är precis tvärtemot vad jag och många forskare har trott, sa Mike Liemohn, chefredaktör för JGR-Rymdens fysik . "Därför, det här resultatet är en stor grej."