오로라 지구 자기장 행성에 삶의 가장 아름다운 자연 불가사의 중 하나로서 계급, 그리고 우주 기상 전문가들은 가까운 현상의 신비 중 하나를 이해하는데지고있다. 오로라가 북극의 북반구 하늘을 비추 면 남극의 남반구 하늘에서도 동일한 패턴 이 분출 해야합니다 . 그러나 과학자들은 2009 년에 북과 남 오로라의 동시 이미지를 비교 한 결과이 둘이 일치하지 않는다는 사실을 발견했습니다.
애초에 대칭이 될 것으로 기대하는 이유는 무엇입니까?
Auroras 작동 방식
오로라는 태양의 자기장과 지구 자기장 (일명 자기권) 사이의 장대 한 상호 작용을 시각적으로 상기시켜줍니다. 태양은 양성자, 헬륨 핵 및 미량 중이온과 같은 대량의 에너지 입자를 지속적으로 펌핑합니다. 함께,이 입자들은 행성 간 공간으로 방출되어 태양풍으로 행성을 씻어 냅니다.
관상 질량 분출 (또는 CME)과 같은 다른 태양 현상이 분출하여 이러한 입자의 자화 된 구름을 고속으로 우주로 폭파합니다. 태양풍, 태양 플레어 및 CME, 그리고 그것이 지구에 미치는 영향을 총칭하여 "우주 날씨"라고합니다. 이 모든 우주 날씨는 우리 행성의 자기권과 만나면 우리 행성과 우리의 기술에 강력한 영향을 미칠 수 있습니다.
그러한 효과 중 하나는 지자기 폭풍입니다. 태양의 자기장이 특정 방식으로 자기권과 상호 작용하여 오로라를 생성하는 태양 입자를 자기권에 주입하면 발생할 수 있습니다. 오로라들은이 입자들이 우리 행성의 자기장을 따라 대기를 통해 비가 내릴 때 발생합니다. 충돌하는 대기 가스에 따라 아름답게 다채로운 조명이 표시됩니다.
이제 뒤로 물러서서 각 끝에 북극 (N)과 남 (S) 극이 인쇄 된 막대 자석의 교과서 다이어그램을 상상해 봅시다. 그들이 만드는 자기장 라인은 북극과 남극을 연결하는 대칭 루프를 추적합니다. 이것은 우리 행성의 자기장을 지나치게 단순화 한 것이지만 물리학은 동일합니다.
다음으로 우리 행성의 단순화 된 자기장을 태양의 일정한 입자 흐름에 배치 해 보겠습니다. 태양풍이라고도 불리는이 흐름은 행성 간 자기장 (또는 IMF)으로 알려진 태양 자기장을 운반하여 우리 행성의 자기권에 압력을 생성하여 다시 휩쓸고 있습니다. 우리 자기권의 낮면은 압축되는 반면 자기권의 밤면은 늘어난 물방울처럼 길어집니다. 태양풍이 안정적이라면 많은 일이 일어나지 않을 것입니다. 입자의 흐름은 지구 자기권 위로 무사히 흐를 것입니다. 그러나 우리는 우주 날씨가 일정 하지 않다는 것을 알고 있습니다.
태양이 회전함에 따라 우리 지역의 우주 공간에 다른 속도의 태양풍을 씻어 내고 플레어 및 CME와 같은 분출은 행성 간 공간에서 매우 극적이고 역동적 인 변화를 일으킬 수 있습니다. 자기 조건이 옳다면 태양은 자기권의 층에 주입 될 자화 된 입자의 거품을 지구에서 날릴 수 있습니다 (양파 피부 층과 같은 자기권 층을 상상하는 것은 실제 구조와 멀지 않습니다). 이 입자들은 자기권의 꼬리 (적절하게 "마그네토 테일"이라고 부름)로 다시 쓸려 가고, 여기서 자기 꼬리가 재 연결 이벤트를 겪고 압력을 방출하고 저장된 태양 입자가 자기장 선을 따라 지구 대기로 흐르도록 강제 할 때까지 저장됩니다.자기 재 연결은 자기장이 함께 힘을 주어 탄성처럼 찰칵 소리를 내고 다시 연결되어 에너지를 방출하고 입자의 거대한 파도와 함께 일어나는 현상입니다.
비대칭 현실
모든 것이 동일하고 앞에서 설명한 간단한 막대 자석 다이어그램을 기억하면 지구의 북극과 남극으로 이어지는 필드 라인이 동일하게 보이고 동일한 양의 입자가 북극과 남극에 동일한 패턴으로 비가 내려야합니다. 에 발표 된 두 개의 새로운 보완 연구, 어디에이다 우주 물리학 : 지구 물리학 연구 저널 과 저널 아날 Geophysicae가 에서 온다.
2009 년에 우주 기상 전문가들은 지자기 폭풍 동안 분출하는 오로라의 패턴을 비교했습니다. 그들이 본 것은 혼란 스러웠습니다. 생성 된 패턴은 다른 위치에 있었고 예상과 다른 모양을 가졌습니다. 당시 그들은이 비대칭이 마그네토 테일의 재 연결 사건의 복잡성으로 인해 발생했다고 가정하고, 서로 다른 양의 하전 입자를 북극과 남극으로 보내 불일치를 만듭니다. 그러나 이러한 새로운 연구는 비대칭이 실제로 태양풍의 흐름에 포함 된 IMF의 방향이 우리 행성의 자기권을 처음 만났기 때문에 발생할 수 있음을 나타냅니다. 연구자들은이를 "비대칭 지리 공간"이라고 부릅니다.
혼란스러워? American Geophysical Union 은이를 설명 하는 훌륭한 비디오를 제작했습니다 .
우리는 태양의 자기장이 무작위로 향하는 일련의 선으로 상상할 수 있으며, 얕은 파도가 해변의 조약돌을 씻는 것처럼 지구를 씻는 것입니다. 그들이 자기권의 남북 방향과 일치하는 자기 남북 방향을 가지고 있다면, 그들은 지구의 자기장에 연결되어 자기장에 포함 된 태양풍 입자와 함께 마그네토 테일과 합쳐져 되돌아 갈 것입니다. 이 경우 마그네토 테일은 대칭으로 나타나고 생성 된 오로라도 대칭이됩니다. 패턴이 일치했습니다!
그러나 태양의 자기장이 지구의 남북 장에 비해 동서 방향이라면 어떨까요? 이러한 새로운 연구에 따르면 이것은 마그네토 테일이 비 틀리고 비대칭이 될 수 있습니다. 짐작할 수 있듯이 이것은 생성되는 오로라에 영향을 미치고 태양 입자를 비대칭 패턴으로 퍼널 링하고 비대칭 오로라를 생성합니다. 패턴이 일치하지 않습니다!
시간이 지남에 따라 마그네토 테일의 재 연결을 통해 점점 더 많은 에너지가 방출됨에 따라 비틀림이 풀리고 이러한 오로라는 천천히 대칭 모양으로 돌아갑니다. 이것은 직관적이지 않습니다. 우주 기상 전문가들은 한때 자기 재 연결 로 인해 비대칭이 발생 했다고 가정했습니다 . 실제로 재 연결은 오로라를 대칭으로 되돌리기 위해 자기 압력을 해제하는 것 같습니다.
이제 흥미 롭 네요
지자기 폭풍은 전 세계적으로 강력한 전기 장애를 발생시켜 정전과 통신 정전을 유발할 수 있습니다. 점점 더 기술에 의존하는 세상에서 가장 가까운 별을 둘러싼 격동적인 환경의 영향을 정확하게 예측하고 준비하려면 우주 날씨를 이해하는 것이 가장 중요합니다.
