Wie de magneetveldlijnen op kleine afstand van de aarde tekent komt uit op een plaatje van een soort donut; De veldlijnen lopen van de zuidpool naar de noordpool, met een ruime bocht om de aarde heen.
Vanaf een grotere afstand heeft de magnetosfeer echter meer weg van een enorme kwal. Het is het effect van de zonnewind die langs het magneetveld waait, waardoor deze sterk wordt ingedrukt aan de zonnekant van de aarde, en een lange staart krijgt aan de schaduwzijde.
Plaatjes
Voor de eerste keer zijn er plaatjes geschoten van deze magnetische staart, of eigenlijk van de zogenaamde ‘plasmasheet’ die zich in het centrum ervan bevindt. Het was één van de resultaten van de Interstellar Boundary Explorer (IBEX), een satelliet van de NASA, uitgerust met camera’s die energie-neutrale-atomen (ENA’s) registreren.
Hoofdonderzoeker David McComas en zijn collega’s publiceerden de resultaten onlangs in het vakblad Journal of Geophysical Research. Ook zichtbaar op de IBEX plaatjes was de ‘magnetosheath’, misschien wel het best te vertalen als het “magneetveldlek”, de regio waar de zonnedeeltjes doorheen kunnen sijpelen om vervolgens bij de polen de aarde te bereiken.
Zonnewind
De zonnewind is geen echte wind, maar een continue stroom van elektrisch geladen atomen die met gigantische snelheden vanuit de zon de ruimte in worden gestraald. Het magneetveld van de aarde vormt een schild tegen deze deeltjes. Zij bereiken de aarde dus niet; behalve via de magnetosheath bij de polen, waarna ze door hun interactie met de atmosfeer het beroemde poollicht veroorzaken.
Magneetstaart
“De magneetstaart van de aarde is een dynamisch object”, schrijft McComas op zijn weblog. “Hij wuift heen en weer, met de zonnewind mee.” Dat bleek inderdaad uit de IBEX-resultaten. Laten sommige plaatjes een netjes doorlopende plasmasheet zien, op andere is er sprake van een plasmasheet die uit twee delen bestaat. Toch zat er maar een kleine twee weken tussen de opnamen. “Extremely exciting”, vindt McComas, maar hoe kan het eigenlijk?
Ballon
Het zou een magnetische disconnectie kunnen zijn, denkt hij zelf. Soms slagen magneetveldlijnen erin opnieuw een verbinding te vormen, door de plasmasheet heen. “Je kan de plasmasheet zien als een lange ballon”, legt McComas uit; zo één waar handige ballonverkopers in een handomdraai een hondje of een mannetje van weten te maken. “Door aan zo’n ballon te draaien kan je hem opdelen in verschillende compartimenten met lucht.” Het magneetveld is in deze vergelijking de ballon en het plasma de lucht. De zonnewind levert de druk om het proces in gang te zetten.
Maar er zijn ook best ander mogelijkheden, benadrukt McComas, bijvoorbeeld dat de druk van de zonnewind voor temperatuurverschillen heeft gezorgd, en dat we daar nu iets van terug zien op de plaatjes.
Plasma
Plasma is – na de vaste, de vloeibare en de gasfase – de vierde fase waarin een stof zich kan bevinden. Op aarde bestaan atomen in de meeste gevallen uit een positief geladen kern omringd door negatief geladen elektronen. Als de temperatuur flink oploopt kunnen de elektronen echter uit hun baan ontsnappen, met achterlating van het overgebleven positief geladen ion. Op dat moment bevindt de stof zich in de plasma-fase. Het gas is dan veranderd in een deeltjeswolk waarin zich zowel positief als negatief geladen deeltjes bevinden, die vrij kunnen bewegen. Binnen de magnetosfeer van de aarde, op een afstand van ongeveer 1000 km van het aardoppervlak, bevindt zich de “plasmasfeer”. Hier heersen temperaturen tussen de 6000 en 35000°C.
GPS
Magnetische disconnecties… de druk va de zonnewind… Wat zegt dit nu allemaal? Neemt de wind toe, of juist af? Heeft het soms te maken met de zonneactiviteit, die zich tegenwoordig maar niet aan zijn schema wil houden?
“Nee hoor”, zegt McComas, “we hebben hier te maken met zeer gebruikelijk verschijnselen. Zowel variaties in de zonnewindkracht als in activiteit van de magnetosfeer zijn aan de orde van dag.” Wel kan onrustig weer in de ruimte invloed hebben op ons dagelijks leven, bijvoorbeeld door storingen te veroorzaken op radio of GPS-signaal. Bij grote zonnestormen kunnen hierbij zelfs flinke problemen ontstaan. McComas: “Maar daarvan is in dit geval geen sprake.”
Bronnen
- McComas e.a. First IBEX observations of the terrestrial plasma sheet and a possible disconnection event Journal of Geophysical Research - Space Physics (2011) doi:10.1029/010JA016138
- Windows to the universe (Website van de National Science Teachers Association, VS)
Zie ook:
- Satellietvloot voor magneetstormen (Kennislinkartikel)
- Aardmagnetisch veld op zijn kop (Kennislinkartikel)
- Aardmagnetisch veld al vroeg ontstaan (Kennislinkartikel)