Hver gang en impuls rammer skjoldets ydre grænse - et område kendt som magnetopausen - sprøjter rippel gennem dens overflade og derefter reflekteres tilbage, når de når magnetpolerne, ligesom tromlens overflade ryber som en slagværk slår den.
Og (trommelrulle), dette er første gang, siden forskere foreslog magnetopause-er-som-en-tromme-idé for 45 år siden, at teknologi har registreret fænomenet direkte, sagde forskerne.
Dagsiden magnetosfæren, siden af det magnetiske felt direkte mellem Jorden og solen, er et stort sted. Det strækker sig normalt 10 gange Jordens radius mod solen, eller cirka 41.000 miles (66.000 kilometer), sagde undersøgelseslederforskeren Martin Archer, en fysisk plasmafysiker ved Queen Mary University i London.
Bevægelser i magnetopausen kan påvirke strømmen af energi i Jordens rummiljø, bemærkede Archer. For eksempel kan magnetopausen påvirkes af solvind, såvel som ladede partikler i form af plasma, der blæser af solen. Disse interaktioner med magnetopausen har på sin side potentialet til at skade teknologien, herunder strømnet og GPS-enheder.
Selvom fysikere havde foreslået, at sprængninger fra rummet kunne vibrere magnetopausen som en tromme, havde de aldrig set den i aktion. Archer vidste, at dette ville være et udfordrende fænomen at fange; man ville have brug for adskillige satellitter på lige de rigtige steder på det rigtige tidspunkt (det vil sige ligesom magnetopausen blev sprængt med en stærk impuls). Man håbede, at disse satellitter ikke kun fandt vibrationerne, men også udelukker andre faktorer, der måske har forårsaget eller bidraget til de tromlignende bølger.
Men Archer og hans team var ude af fare og studerede teorien om disse trommelignende svingninger under hensyntagen til visse kompleksiteter, der blev udeladt fra den originale teori, fortalte Archer til Live Science. "Dette involverede at kombinere mere realistiske modeller af hele magnetosfæren på dagen, samt at køre globale computersimuleringer af magnetosfærens reaktion på skarpe impulser."
Disse modeller og simuleringer "gav os testbare forudsigelser at søge efter i satellitobservationer," sagde han.
Derefter udarbejdede forskerne "en liste over kriterier, der skulle kræves for at give entydig bevis for denne tromme," sagde Archer. Disse kriterier var strenge og krævede tilstedeværelsen af mindst fire satellitter i træk nær magnetosfæregrænsen. Først da kunne forskerne indsamle data om drivimpulsen, bevægelsen af grænsen og signaturlydene inden for magnetosfæren, sagde han.
Forbløffende faldt alt på plads for forskerne. NASAs tidshistorie over begivenheder og makroskalainteraktioner under substorms-mission (THEMIS) -missionen har fem identiske prober, der studerede aurora polaris eller polarlys. Disse rumfartøjer var i stand til at krydse af hver boks, som Archer og hans team havde brug for for at bekræfte, at magnetosfæren vibrerede som en tromme, sagde han.
"Vi fandt det første direkte og utvetydige observationsbevis for, at magnetopausen vibrerer i et stående bølgemønster, som en tromme, når det rammer en stærk impuls," sagde Archer. "I betragtning af de 45 år siden den oprindelige teori, blev det antydet, at de simpelthen ikke forekommer, men vi har vist, at de er mulige."
Archer beskriver fundet mere detaljeret i en video, han oprettede.
Fundet var musik til Archers ører.
”Jordens magnetfelt er et gigantisk musikinstrument, hvis symfoni påvirker os meget gennem rumvejret,” sagde han. "Vi har kendt, at der findes analoger til blæse- og strenginstrumenter inden for det i årtier, men nu kan vi også tilføje noget slagværk i blandingen."
Imidlertid er det dybest set umuligt at høre disse vibrationer i rummet. "De frekvenser, vi har fundet - 1,8 og 3,3 millihertz - er over 10.000 gange for lavt i tonhøjde til at være hørbart for det menneskelige øre," sagde Archer.
Derudover "er der så få partikler i rummet, at trykket i forbindelse med svingningerne ikke ville være stærkt nok til at bevæge en trommehinde," bemærkede han. For at høre dataene måtte han og hans team "manipulere dataene fra de følsomme instrumenter ombord på THEMIS-proberne for at konvertere signalerne til noget, der kan høres for os."
Editors note: Historien blev korrigeret for at ændre megahertz til millihertz. En millihertz er tusind gange mindre end en Hertz, hvorfor frekvenserne fra magnetopausen er for lav i tonhøjde til at det menneskelige øre kan høre.
