Ny förklaring för utbredningen av elektromagnetiska vågor genom bogshocken.

Ett internationellt team av forskare under ledning av Lucile Turc från Helsingfors universitet har använt simuleringar och satellitobservationer för att förklara utbredningen av elektromagnetiska vågor genom bogshocken. Andrew Dimmock och Andreas Johlander är forskare vid IRF Uppsala och har deltagit i studien.

Solen avger en kontinuerlig ström av laddade partiklar. När denna ström av plasma möter jordens magnetfält bildas en shockvåg som saktar ner, komprimerar och värmer upp plasman. Denna shock är känd som bogshocken, och den skiljer sig från atmosfäriska shocker genom att kollisioner mellan partiklar är väldigt sällsynta här. Bogshocken kan separeras i olika regioner beroende på riktningen för det magnetiska fält som finns i solvinden. När magnetfältet är parallellt med shockytan interagerar partiklar som reflekteras från shocken med solvinden som färdas i motsatt riktning, vilket gör att vågor och komplexa strukturer genereras i detta specifika område. Denna region är känd som förshocken och ger en varning till solvinden om en förestående shockkorsning.

Även om det finns en rad vågor och strukturer inuti förshocken observeras en specifik 30-sekunders våg ofta av rymdfarkoster. Intressant nog observeras vågor med perioder runt 30 sekunder också inne i magnetosfären mycket närmare jorden. I själva verket har sådana vågor till och med mätts på marken av geomagnetiska observatorier, vilket tyder på att de kan spela en roll i rymdvädret. Tills nyligen var den fysiska processen för hur dessa 30-sekundersvågor överförs genom bogshocken och når dessa andra regioner okänd.

Med hjälp av Vlasiator (en toppmodern magnetosfärisk modell utvecklad vid Helsingfors universitet) simuleringar och observationer från NASA:s fyra MMS-satelliter, avslöjades en mekanism för att förklara denna överföringsprocess. Författarna upptäckte att interaktionen mellan dessa förshockvågor och bogshocken kan generera snabba vågor som når magnetosfären på jorden.

Resultaten av studien publiceras nu i Nature Physics i en artikel med titeln “Transmission of foreshock waves through Earth’s bow shock”. Artikeln är fritt tillgänglig (open access) från Nature Physics webbsida: https://www.nature.com/articles/s41567-022-01837-z