지구 자기 거품의 진동을 도청하다

Aug 20, 2023

공간은 단지 조용한 무(無)가 아닙니다. 그것은 태양에서 방출되어 태양풍에 의해 날아가는 전하를 띤 입자들로 인해 윙윙거리고 있습니다. 돌풍과 활력이 넘치는 태양풍은 마치 하프 줄을 뜯을 때처럼 지구를 둘러싸고 있는 자기장 선을 따라 떨리는 초저주파 파동을 보낼 수 있습니다.

"우리는 고도로 조율된 인간의 청각과 군중의 지혜가 결합되어 이러한 파동의 특징을 찾아내는 데 도움이 되기를 바라고 있습니다."

이 잊혀지지 않는 멜로디는 우리가 듣기에는 음조가 너무 낮습니다. 그러나 연구자들은 이러한 소리를 들을 수 있는 것으로 바꾸어 대중에게 우주의 소음을 듣는 데 도움을 줄 것을 요청하고 있습니다.

런던 임페리얼 칼리지(Imperial College London)의 우주 물리학자이자 과학자 중 한 명인 마틴 아처(Martin Archer)는 “우리는 고도로 조율된 인간의 청각과 결합된 군중의 지혜가 이러한 파동의 특징을 찾아내는 데 도움이 되기를 바라고 있습니다.”라고 말했습니다. 프로젝트의 배후에는 Heliophysics Audified: Resonances in Plasmas(HARP)가 있습니다.

다양한 유형의 진동을 분류함으로써 연구원들은 진동이 지구 자기장에 어떻게 영향을 미치는지 더 잘 이해할 수 있기를 희망합니다.

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극 근처 하늘을 가로질러 춤추는 놀라운 오로라는 태양풍에 의해 전달되는 플라즈마 에너지가 지구의 자기장, 즉 자기권과 어떻게 상호 작용할 수 있는지를 보여주는 한 예입니다.

다채로운 조명 디스플레이를 생성하는 것 외에도 우리의 자기권이 태양풍에 부딪힐 때 생성되는 파동은 위성, 통신 및 우주 비행사에게 위험을 초래할 수 있는 파괴적인 우주 기상에 영향을 줍니다.

"오디오 분석은 플라즈마파에 대한 이해에 새로운 차원을 더할 수 있습니다."

플라즈마파의 특성화는 우주 기상 위험에 대한 예측을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 과거에는 컴퓨터조차도 공간의 배경 소음 중에서 동시에 발생하는 많은 진동을 분리하는 데 어려움을 겪었기 때문에 이를 연구하는 것은 어려운 일이었습니다.

HARP 프로젝트에 참여하지 않은 Boston University의 천문학자 Wen Li는 "이러한 플라즈마 파동은 정말 복잡합니다."라고 말했습니다. "수십 년 동안 연구한 후에도 작동 방식에 대해 여전히 많은 질문이 있습니다." 연구자들이 탐구하고자 하는 알려지지 않은 것 중 하나는 일부 플라즈마 파동이 다른 플라즈마 파동보다 우주 환경과 더 강력하게 상호 작용하는 이유입니다. "오디오 분석은 이러한 파동에 대한 이해에 새로운 차원을 더할 수 있습니다"라고 Li는 말했습니다.

인간의 귀에 들리는 플라즈마파의 소리를 증폭시키기 위해 연구원들은 초음파화(sonification)라는 기술을 사용하여 NASA의 THEMIS 임무(Substorms 동안의 사건 및 거시적 상호 작용의 시간 기록)를 통해 수집된 수년간의 전자기 측정 속도를 높였습니다. 2007년 자기권.

2018년에 Archer는 고등학생들과 함께 프로젝트의 소규모 버전을 시험해 지구 자기권 내에서 반향하는 일련의 태양 폭풍을 식별했습니다. 각각의 폭풍은 큰 굉음처럼 들렸고, 이어서 자기장 선이 재조정됨에 따라 휘파람 소리가 꾸준히 낮아졌습니다. Archer는 “우주 과학자들은 이전에는 이와 같은 소리에 대해 거의 논의한 적이 없었습니다.”라고 말했습니다. 폭풍은 "우리가 데이터를 들었을 때 우리에게 튀어나왔지만 플롯에서는 놓치기 쉬웠습니다."

발견 이후 NASA의 지원을 받아 HARP 팀은 사운드 전문가와 협력하여 사람들이 파형을 강조 표시하고 설명할 수 있는 인터페이스를 만들었습니다. 연구자들은 자원자들에게 오디오를 듣고 그들이 듣는 내용(예: 소리가 형태 없는 정적 소음인지 순수한 음인지)을 설명하도록 요청하고 있습니다.

라디오와 DJ 경력이 있는 Archer는 음악가들이 사용하는 기술을 차용하는 것이 이 프로젝트의 기본이라고 말했습니다. "이 데이터가 우리 귀에 더 적합할 수도 있다는 생각이 들었습니다."

NASA 고다드 우주 비행 센터(NASA Goddard Space Flight Center)의 태양물리학자이자 HARP 프로젝트에 참여하지 않은 THEMIS 임무 과학자인 David Sibeck은 "이 파도를 듣는 것은 실제로 그 파도에 생명을 불어넣는다"고 말했습니다. Sibeck은 임무를 통해 수집된 거대한 데이터 뱅크는 과학자들이 스스로 분석하기 어려운 과제라고 말했습니다.