Le università degli Stati Uniti hanno a lungo litigato su chi possiede il tamburo più grande del mondo. Affermazioni infondate sul titolo hanno incluso "Purdue Big Bass Drum" e "Big Bertha", che curiosamente prende il nome dal cannone tedesco della prima guerra mondiale e finì per diventare radioattivo durante il Progetto Manhattan.

Sfortunatamente per gli americani, però, il Guinness dei primati afferma che un tamburo tradizionale coreano "CheonGo" detiene il vero titolo. Questo è più di 5,5 metri di diametro, alto circa sei metri e pesa più di sette tonnellate. Ma i miei ultimi risultati scientifici, appena pubblicato in Comunicazioni sulla natura , hanno spazzato via tutti i contendenti. Questo perché il tamburo più grande del mondo è in realtà diverse decine di volte più grande del nostro pianeta ed esiste nello spazio.

Potresti pensare che sia una sciocchezza. Ma il campo magnetico (magnetosfera) che circonda la Terra, proteggendoci deviando il vento solare intorno al pianeta, è uno strumento musicale gigantesco e complicato. Sappiamo da circa 50 anni che i tipi magnetici deboli di onde sonore possono rimbalzare e risuonare all'interno di questo ambiente, formando note ben definite esattamente allo stesso modo degli strumenti a fiato e a corda. Ma queste note si formano a frequenze decine di migliaia di volte inferiori a quelle che possiamo sentire con le nostre orecchie. E questo strumento simile a un tamburo all'interno della nostra magnetosfera ci è sfuggito a lungo, fino ad ora.

Membrana magnetica massiccia

La caratteristica fondamentale di un tamburo è la sua superficie, tecnicamente chiamata membrana (i tamburi sono anche noti come membranofoni). Quando colpisci questa superficie, le increspature possono diffondersi su di esso e riflettersi sui bordi fissi. Le onde originali e riflesse possono interferire rafforzandosi o annullandosi a vicenda. Questo porta a "modelli di onde stazionarie", in cui punti specifici sembrano fermi mentre altri vibrano avanti e indietro. I modelli specifici e le frequenze associate sono determinati interamente dalla forma della superficie del tamburo. Infatti, la domanda "Si sente la forma di un tamburo?" ha incuriosito i matematici dagli anni '60 ad oggi.

Il confine esterno della magnetosfera terrestre, nota come magnetopausa, si comporta molto come una membrana elastica. Cresce o si restringe a seconda della forza variabile del vento solare, e questi cambiamenti spesso innescano increspature o onde di superficie che si diffondono attraverso il confine. Mentre gli scienziati si sono spesso concentrati su come queste onde viaggiano lungo i lati della magnetosfera, dovrebbero anche viaggiare verso i poli magnetici.

I fisici spesso prendono problemi complicati e li semplificano considerevolmente per ottenere informazioni. Questo approccio ha aiutato i teorici 45 anni fa a dimostrare per la prima volta che queste onde di superficie potrebbero effettivamente essere riflesse, facendo vibrare la magnetosfera proprio come un tamburo. Ma non era chiaro se rimuovere alcune delle semplificazioni nella teoria potesse impedire al tamburo di essere possibile.

Si è anche rivelato molto difficile trovare prove osservative convincenti per questa teoria dai dati satellitari. Nella fisica spaziale, a differenza di dire astronomia, di solito abbiamo a che fare con il completamente invisibile. Non possiamo semplicemente scattare una foto di quello che sta succedendo ovunque, dobbiamo inviare i satelliti e misurarlo. Ma questo significa che sappiamo solo cosa sta succedendo nei luoghi in cui ci sono i satelliti. L'enigma è spesso se i satelliti sono nel posto giusto al momento giusto per trovare quello che stai cercando.

Negli ultimi anni, io e i miei colleghi abbiamo ulteriormente sviluppato la teoria di questo tamburo magnetico per darci firme verificabili da cercare nei nostri dati. Siamo stati in grado di elaborare alcuni criteri rigorosi che pensavamo potessero fornire prove per queste oscillazioni. Fondamentalmente significava che avevamo bisogno di almeno quattro satelliti tutti in fila vicino alla magnetopausa.

per fortuna, La missione THEMIS della NASA ci ha fornito non quattro ma cinque satelliti con cui giocare. Tutto quello che dovevamo fare era trovare l'evento di guida giusto, equivalente alla bacchetta che colpisce il tamburo, e misurare come la superficie si è mossa in risposta e quali suoni ha creato. L'evento in questione è stato un getto di particelle ad alta velocità che si è schiantato impulsivamente nella magnetopausa. Una volta che l'abbiamo avuto, tutto è andato a posto quasi perfettamente. Abbiamo persino ricreato come suona effettivamente il tamburo (guarda il video sopra).

Questa ricerca dimostra davvero quanto possa essere complicata la scienza nella realtà. Ci sono voluti 45 anni per dimostrare qualcosa che sembra relativamente semplice. E questo viaggio è tutt'altro che finito, c'è ancora molto lavoro da fare per scoprire quanto spesso si verificano queste vibrazioni simili a tamburi (sia qui sulla Terra che potenzialmente su altri pianeti, anche) e quali sono le loro conseguenze sul nostro ambiente spaziale.

Questo alla fine ci aiuterà a svelare che tipo di ritmo produce la magnetosfera nel tempo. Come ex DJ, Non vedo l'ora – amo un buon ritmo.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.