Подслушивание вибраций магнитного пузыря Земли

Aug 18, 2023

Космос – это не просто молчаливое небытие. Он наполнен заряженными частицами, выброшенными с Солнца и унесенными солнечными ветрами. Порывистые и энергичные солнечные ветры могут посылать сверхнизкочастотные волны, колеблющиеся вдоль линий магнитного поля, окружающих нашу планету, — точно так же, как струна арфы, если ее перетянуть.

«Мы надеемся, что мудрость толпы в сочетании с нашим тонко настроенным человеческим слухом поможет нам распознать особенности этих волн».

Эта преследующая мелодия слишком тиха, чтобы мы могли ее услышать, но исследователи превратили эти звуки во что-то слышимое и теперь просят общественность помочь услышать шум космоса.

«Мы надеемся, что мудрость толпы в сочетании с нашим тонко настроенным человеческим слухом поможет нам распознать особенности этих волн», — сказал Мартин Арчер, космический физик из Имперского колледжа Лондона и один из ученых. за проектом — Heliophysical Audified: Resonances in Plasmas (HARP).

Классифицируя различные типы вибраций, исследователи надеются получить лучшее представление о том, как они влияют на магнитное поле Земли.

Каждую пятницу получайте самые увлекательные научные новости недели на свой почтовый ящик.

Потрясающие полярные сияния, танцующие в небе возле полюсов, являются одной из иллюстраций того, как энергия плазмы, переносимая солнечными ветрами, может взаимодействовать с магнитным полем или магнитосферой Земли.

Помимо создания красочных световых представлений, волны, образующиеся при воздействии на нашу магнитосферу солнечных ветров, также способствуют разрушительной космической погоде, которая может представлять опасность для спутников, телекоммуникаций и астронавтов.

«Аудиоанализ может добавить новое измерение к нашему пониманию плазменных волн».

Определение характеристик плазменных волн может помочь улучшить прогнозы опасностей космической погоды. Но в прошлом их изучение оказалось сложной задачей, потому что даже компьютерам сложно выделить множество одновременных вибраций среди фонового шума космоса.

«Эти плазменные волны действительно сложны», — сказал Вэнь Ли, астроном из Бостонского университета, который не участвует в проекте HARP. «Даже после десятилетий исследований у нас все еще остается много вопросов о том, как они работают». Исследователи надеются выяснить одно неизвестное: почему некоторые плазменные волны взаимодействуют с космической средой сильнее, чем другие. «Аудиоанализ может добавить новое измерение к нашему пониманию этих волн», — сказал Ли.

Чтобы усилить звук плазменных волн для человеческих ушей, исследователи использовали технику, называемую ультразвуковой, чтобы ускорить годы электромагнитных измерений, собранных миссией НАСА THEMIS (Временная история событий и макромасштабных взаимодействий во время суббурь), которая развернула пять спутников, чтобы пролететь через Землю. Магнитосфера в 2007 году.

Еще в 2018 году Арчер опробовал небольшую версию проекта на старшеклассниках, которые выявили серию солнечных бурь, отражающихся в магнитосфере Земли. Каждая буря звучала как громкий хруст, за которым следовали свисты, которые постепенно стихали по мере того, как линии магнитного поля перестраивались. «Раньше ученые-космонавты почти не обсуждали подобные звуки», — сказал Арчер. Штормы «набросились на нас, когда мы прислушивались к данным, но их было легко не заметить на графиках».

После этого открытия при поддержке НАСА команда HARP работала с экспертами по звуку над созданием интерфейса, который позволяет людям выделять и комментировать формы сигналов. Исследователи просят добровольцев прослушать аудио и описать то, что они слышат — например, является ли звук бесформенным статическим шумом или чистым тоном.

По словам Арчера, имеющего опыт работы на радио и диджея, фундаментальное значение для проекта имело заимствование техник, используемых музыкантами. «Мне пришло в голову, что эти данные, возможно, лучше подходят для наших ушей».

«Услышание этих волн действительно оживляет их», — сказал Дэвид Сибек, гелиофизик из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА и ученый миссии THEMIS, который не участвует в проекте HARP. По словам Сибека, огромный банк данных, собранных миссией, стал сложной задачей для ученых, чтобы проанализировать их самостоятельно.