Grote ringen van elektrisch geladen deeltjes omcirkelen de aarde en andere planeten. Nutsvoorzieningen, een team van wetenschappers heeft onderzoek gedaan naar golven die door deze magnetische, elektrisch geladen omgeving, bekend als de magnetosfeer, verdieping van het begrip van de regio en haar interactie met onze eigen planeet, en nieuwe manieren openen om andere planeten in de melkweg te bestuderen.

De wetenschappers, onder leiding van Eun-Hwa Kim, natuurkundige bij het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE), onderzocht een type golf dat door de magnetosfeer reist. Deze golven, elektromagnetische ionencyclotron (EMIC) golven genoemd, onthullen de temperatuur en de dichtheid van de plasmadeeltjes in de magnetosfeer, onder andere kwaliteiten.

"Golven zijn een soort signaal van het plasma, " zei Kim, hoofdauteur van een paper die de bevindingen rapporteerde in JGR Ruimtefysica . "Daarom, de EMIC-golven kunnen worden gebruikt als diagnostische hulpmiddelen om enkele kenmerken van het plasma te onthullen."

Kim en onderzoekers van de Andrews University in Michigan en de Kyung Hee University in Zuid-Korea hebben hun onderzoek gericht op modusconversie, de manier waarop sommige EMIC-golven worden gevormd. Tijdens dit proces, andere golven die samendrukken in de richting waarin ze vanuit de ruimte reizen, botsen met de magnetosfeer van de aarde en veroorzaken de vorming van EMIC-golven, die vervolgens uitzoomen onder een bepaalde hoek en polarisatie - de richting waarin alle lichtgolven trillen.

Met behulp van PPPL-computers, de wetenschappers hebben simulaties uitgevoerd die aantonen dat deze in modus geconverteerde EMIC-golven zich door de magnetosfeer kunnen voortplanten langs magnetische veldlijnen onder een normale hoek die kleiner is dan 90 graden, in relatie tot de grens van het gebied met de ruimte. Door dergelijke kenmerken te kennen, kunnen natuurkundigen EMIC-golven identificeren en informatie verzamelen over de magnetosfeer met beperkte initiële informatie.

Een beter begrip van de magnetosfeer zou gedetailleerde informatie kunnen opleveren over hoe de aarde en andere planeten omgaan met hun ruimteomgeving. Bijvoorbeeld, de golven zouden wetenschappers in staat kunnen stellen de dichtheid van elementen zoals helium en zuurstof in de magnetosfeer te bepalen, en leer meer over de stroom van geladen deeltjes van de zon die de aurora borealis produceert.

Bovendien, ingenieurs gebruiken golven die vergelijkbaar zijn met EMIC-golven om de verwarming van plasma te helpen in donutvormige magnetische fusie-apparaten die bekend staan ​​als tokamaks. Dus, het bestuderen van het gedrag van de golven in de magnetosfeer zou het inzicht in het ontstaan ​​van fusie-energie kunnen verdiepen, die plaatsvindt wanneer plasmadeeltjes botsen om zwaardere deeltjes te vormen. Wetenschappers over de hele wereld proberen fusie op aarde na te bootsen voor een vrijwel onuitputtelijke stroomvoorziening om elektriciteit op te wekken.

Kennis van EMIC-golven zou dus brede voordelen kunnen bieden. "We willen heel graag de magnetosfeer begrijpen en hoe deze het effect bemiddelt dat ruimteweer op onze planeet heeft, "zei Kim. "In staat zijn om EMIC-golven te gebruiken als diagnostiek zou zeer nuttig zijn."