受地球磁場控制的空間區域稱為磁層。在這個巨大的磁泡內，科學家觀察到了一個從地球早晨延伸到晚上的電場。這種大規模電力對地磁擾動產生重大影響，包括可能擾亂衛星和通信的風暴。
由於電力從正電荷移動到負電荷，科學家曾經假設磁層在早上帶正電，在晚上帶負電。然而，最近的衛星測量推翻了這一長期以來的想法，揭示了實際的電荷分佈與預期相反。
這一令人驚訝的發現促使京都大學、名古屋大學和九州大學的研究人員重新審視磁層的電特性是如何形成和維持的。
為了測試這些假設，該團隊使用大規模磁流體動力學（MHD）模擬來重現地球周圍空間的條件。他們的模型包括穩定的高速太陽風流，即太陽發出的連續的帶電粒子流。結果支持了最近的衛星觀測結果，表明磁層的早晨一側帶負電，另一側帶正電，但這種模式並不適用於所有地方。
在極地區域，電荷極性與傳統理論一致。然而，在赤道附近，圖案會在大範圍內翻轉，從而在兩個區域之間產生顯著差異。
等離子體的運動解釋了這個謎團
“在傳統理論中，赤道面和極地區域的電荷極性應該是相同的。那麼為什麼我們會看到這些區域之間的相反極性呢？這實際上可以通過等離子體的運動來解釋，”京都大學的通訊作者 Yusuke Ebihara 解釋道。
當太陽的磁能進入地球磁場時，它會在地球的暮光中順時針移動，並被引導向兩極。與此同時，地球的磁場線從南半球延伸到北半球——向上靠近赤道，向下靠近兩極。磁場和等離子體流之間的相反方嚮導致區域之間的電荷分佈反轉。
“電力和電荷分佈是等離子體運動的結果，而不是原因，”海老原說。這種方法重新定義了科學家如何解釋地球近太空環境中的電活動。
對行星科學的更廣泛影響
等離子體對流——磁層內帶電粒子的大規模流動——驅動許多動態空間現象。最近的研究還表明，這種運動會影響地球的輻射帶，這些區域充滿了快速移動的高能粒子。
通過闡明等離子體運動如何塑造電場，這項研究加深了我們對太空中大規模等離子體行為的理解。它還揭示了其他磁化世界（包括木星和土星）上發生的類似過程，以幫助我們了解整個太陽系的行星環境如何演變。
