Земля окружена магнитосферой. Теоретики выводили её функцией “электрогенератора” в центре Земли. Производным от магнитосферы считали электрическое поле. Якобы плазмы, летящая от Солнца, «солнечный ветер», взаимодействуя с магнитосферой Земли, создаёт электрическое поле. Оно якобы течёт с утренней стороны планеты (той, что поворачивается к Солнцу) на вечернюю.
Физика якобы простая. Электрические силы всегда направлены от положительного заряда к отрицательному. Раз есть поле, значит, должен быть и источник: «плюс» на утренней стороне и «минус» — на вечерней. Эта модель якобы объясняла возникновение геомагнитных бурь на Земле.
Но десятилетия спустя после запуска спутников японские учёные обратили внимание, что их спутники не подтверждают измышления теоретиков об электрическом поле Земли. Измерения выявили, что вблизи экваториальной плоскости на утренней стороне скапливается отрицательный заряд, а на вечерней — положительный.
Схема магнитосферы, (слева) обусловленной вязкими взаимодействиями с потоками солнечного ветра (Axford, 1964), и (справа) обусловленной пересоединением между магнитным полем Земли и межпланетным магнитным полем (Brice, 1967). Линии со стрелками обозначают линии тока плазмы, а (справа) — эквипотенциальные линии.
Автор: Yusuke Ebihara et al Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com
Японские учёные из университетов Киото, Нагои и Кюсю не просто зафиксировала противоречие теории и реальности, но и решили создать свою компьютерную модель магнитосферы, чтобы попытаться воспроизвести процессы, которые нельзя увидеть напрямую. И модель, согласная с данными со спутников, получилась.
Оказалось, что эта противоречащая столетней теории полярность существует не везде. В полярных областях планеты утренняя сторона заряжена положительно, вечерняя — отрицательно. Но в широкой зоне вокруг экватора — всё наоборот.
(a) Ионосферный электрический потенциал Φɪ и (b) продольные токи в северной ионосфере в момент времени t = 171 мин (при межпланетном магнитном поле Bz = -5 нТ). Солнце находится вверху. На рисунке (b) сплошные линии обозначают положительный потенциал, а пунктирные — отрицательный. Положительные (отрицательные) токи соответствуют нисходящим (восходящим) токам. Внешняя окружность соответствует магнитной широте 60°.
Автор: Yusuke Ebihara et al Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com
Оквзалоь не заряд движет плазму, а плазма создаёт заряд.
Первично именно движение! Распределение электрических зарядов — это не причина, а следствие взаимодействия плазмы и магнитного поля. Ведущий автор исследования Юсуке Эбихара сказал, что «электрическая сила и распределение зарядов — это оба результаты, а не причины движения плазмы.
(a) Плотность заряда, полученная по магнитосферному электрическому полю, (b) электрический потенциал Φ₂, полученный решением уравнения Пуассона с граничным условием, определяемым электрическим полем, и (c) электрический потенциал Φ₃, полученный решением уравнения Пуассона с граничным условием, при котором потенциал принят равным нулю. Солнце находится слева. Сплошная линия обозначает Bz = 0, что может служить приближением для магнитопаузы, в частности, на дневной стороне.
Автор: Yusuke Ebihara et al Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com
Перспективный вид магнитосферы с дневной стороны. Цветовая схема на экваториальной плоскости обозначает плотность заряда ρ, а на сфере радиусом 3 Rₑ — продольные токи (положительные — направленные вниз). На правой панели красноватые (голубоватые) изоповерхности указывают на плотность заряда +2.5 x 10⁻²⁰ Кл/м³ (-2.5 x 10⁻²⁰ Кл/м³). Чёрные контурные линии на сфере обозначают эквипотенциаль, спроецированную из ионосферы вдоль дипольного магнитного поля.
Автор: Yusuke Ebihara et al Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com
Изображение в превью:
Автор: by NASA Goddard Space Flight Center, CC BY 2.0
Источник: www.flickr.com