Elektrische ladingen in de ruimte zijn omgekeerd en niemand heeft het gemerkt

Ruimte

Redactieteam van de website voor technologische innovatie - 11 augustus 2025

Relatie tussen ladingverdeling (belasting), elektrische kracht en plasmastroom (convectie) nabij het equatoriale vlak van de magnetosfeer. [Afbeelding: KyotoU/Ebihara Lab]

Elektrisch veld van de magnetosfeer

Het magnetische veld van de aarde omvat een invloedsgebied dat de magnetosfeer wordt genoemd. Waarnemingen tonen aan dat de magnetosfeer een elektrische kracht uitoefent die, bekeken vanaf de grond naar de ruimte, van de ochtendzijde naar de avondzijde werkt. Dit elektrische veld speelt een sleutelrol bij het ontstaan van verschillende verschijnselen, waaronder geomagnetische stormen.

Omdat elektrische krachten van de positieve pool naar de negatieve pool bewegen, dachten wetenschappers dat de magnetosfeer aan de ochtendzijde positief geladen was en aan de nachtzijde negatief geladen.

Recente satellietwaarnemingen hebben echter aangetoond dat deze polariteit juist het tegenovergestelde is. Om dit raadsel op te lossen, heeft een team van verschillende Japanse universiteiten de mechanismen die ten grondslag liggen aan de werking van de magnetosfeer opnieuw onderzocht.

En zoals bijna altijd gebeurt, ontdekten ze dat de zaken ingewikkelder zijn dan ze leken: dat de waarheid noch aan de ene, noch aan de andere kant ligt.

Omgekeerd, maar niet overal

Het team reproduceerde de ruimteomgeving nabij de aarde door uit te gaan van een constante stroom van supersnel plasma van de zon, ook wel bekend als de zonnewind. Dit vereiste grootschalige computersimulaties gebaseerd op magnetohydrodynamische principes.

In principe bevestigden de simulatieresultaten recente waarnemingen dat er negatieve ladingen aan de ochtendzijde en positieve ladingen aan de verre zijde voorkomen. Maar, en dit is de nieuwigheid, dit is niet overal het geval. In de poolgebieden blijft de polariteit consistent met de traditionele opvatting. In het equatoriale gebied daarentegen, keert deze over een groot gebied om.

"Volgens de conventionele theorie zou de polariteit van de lading in het equatoriale vlak en boven de poolgebieden hetzelfde moeten zijn. Waarom zien we dan tegengestelde polariteiten tussen deze gebieden? Dit kan feitelijk worden verklaard door de beweging van het plasma", legt Yusuke Ebihara van de Universiteit van Kyoto uit.

Perspectiefbeeld van de magnetosfeer vanuit de schemering-middernachtsector. De kleurcode in het equatoriale vlak geeft het magnetosferische potentieel aan. [Afbeelding: Yusuke Ebihara et al. - 10.1029/2025JA033731]

Plasmabeweging

Wanneer magnetische energie van de zon de magnetosfeer binnenkomt, circuleert deze met de klok mee aan de schemerzijde en stroomt richting de poolgebieden.

Aan de andere kant wijst het aardmagnetisch veld van het zuidelijk halfrond naar het noordelijk halfrond, wat betekent dat het noordwaarts gericht is nabij het equatoriale vlak en zuidwaarts boven de poolgebieden. Hierdoor is de relatieve oriëntatie tussen de plasmabeweging en het magnetisch veld tussen deze gebieden omgekeerd.

"De elektrische kracht en de ladingsverdeling zijn het resultaat, niet de oorzaak, van de plasmabeweging", voegde Ebihara toe.

Convectie, de stroming van plasma in de magnetosfeer , is een belangrijke aanjager van verschillende verschijnselen in de ruimte: kosmische plasmalagen kunnen sterren in tweeën snijden . Recente studies hebben ook de indirecte rol ervan bij het moduleren van de stralingsgordels benadrukt, gebieden bevolkt door hoogenergetische deeltjes die met bijna de lichtsnelheid bewegen.

Deze ontdekking leidt tot een beter begrip van de fundamentele aard van grootschalige plasmastromen in de ruimte, en niet alleen op aarde. Deze verschijnselen spelen bijvoorbeeld een cruciale rol in de ruimteomgeving rond planeten met sterke magnetische velden, zoals Jupiter en Saturnus.

Ander nieuws over:

Meer onderwerpen