La région de l'espace dominée par le champ magnétique de la Terre est la magnétosphère. Les observations ont montré que, dans cette région, une force électrique agit du côté matin au côté du soir comme le montre la Terre. Ce champ électrique à grande échelle est connu pour être un moteur clé de diverses perturbations telles que les tempêtes géomagnétiques.
Étant donné que les forces électriques agissent de la charge positive à négative, certains ont pensé que la magnétosphère est chargée positivement du matin et chargée négativement du côté du soir. Pourtant, des observations par satellites récentes ont révélé que cette polarité est en fait le contraire.
Cette découverte a incité une équipe de chercheurs des universités de Kyoto, Nagoya et Kyushu à réexaminer les mécanismes sous-jacents de la magnétosphère. Les résultats sont publiés dans le Journal of Geophysical Research: Space Physics.
En utilisant des simulations magnétohydrodynamiques à grande échelle – ou MHD, l'équipe de recherche a reproduit l'environnement spatial presque terrestre, en supposant un flux de plasma régulier à grande vitesse du soleil, autrement connu sous le nom de vent solaire. Leurs résultats de simulation ont confirmé les observations récentes selon lesquelles une charge négative se produit sur le côté du matin et la charge positive de l'autre, mais pas partout.
Dans les régions polaires, la polarité reste cohérente avec la compréhension traditionnelle. En revanche, dans la région équatoriale, il est inversé sur une large zone.
« Dans la théorie conventionnelle, la polarité de charge dans le plan équatorial et au-dessus des régions polaires devrait être la même. Pourquoi, alors, voyons-nous des polarités opposées entre ces régions?
Alors que l'énergie magnétique provenant du soleil pénètre dans la magnétosphère, elle circule dans le sens des aiguilles d'une montre du côté crépuscule et s'écoule vers les régions polaires.
D'un autre côté, le champ magnétique de la Terre pointe de l'hémisphère sud à l'hémisphère nord, ce qui signifie qu'il est dirigé vers le haut près du plan équatorial et vers le bas au-dessus des régions polaires. Par conséquent, l'orientation relative entre le mouvement du plasma et le champ magnétique est inversée entre ces régions.
« La force électrique et la distribution des charges sont à la fois des résultats, et non des causes, du mouvement du plasma », explique Ebihara.
La convection, qui décrit l'écoulement du plasma dans la magnétosphère, est un moteur majeur de divers phénomènes de l'environnement spatial, et des études récentes ont également mis en évidence son rôle indirect dans la modulation des ceintures de rayonnement: des régions peuplées de particules à haute énergie se déplaçant à presque la vitesse de la lumière.
Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension de la nature fondamentale des flux de plasma à grande échelle dans l'espace. Étant donné que ces phénomènes jouent un rôle crucial dans la variabilité de l'environnement spatial, cette étude offre également un aperçu des environnements planétaires autour des planètes magnétisées telles que Jupiter et Saturne.
