"Как волны выживут, пройдя через шок, оставалось загадкой с тех пор, как волны были впервые обнаружены в 1970-х годах. Никаких свидетельств этих волн никогда не было обнаружено по другую сторону шока", - говорит Турк.

Команда использовала передовую компьютерную модель Vlasiator, разработанную в Университете Хельсинки группой, возглавляемой профессором Минной Палмрот, чтобы воссоздать и понять физические процессы, участвующие в передаче волн. Тщательный анализ моделирования выявил наличие волн по другую сторону ударной волны с почти идентичными свойствами, как и при форшоке.

"Как только стало известно, что и где искать, в спутниковых данных были обнаружены четкие сигнатуры волн, подтверждающие численные результаты", - говорит Люсиль Турк.

Волны в форшоке могут проникать в магнитное поле Земли

Вокруг нашей планеты находится магнитный пузырь, магнитосфера, которая защищает нас от солнечного ветра, потока заряженных частиц, исходящего от Солнца. Электромагнитные волны, проявляющиеся в виде небольших колебаний магнитного поля Земли, часто регистрируются научными обсерваториями в космосе и на земле. Эти волны могут быть вызваны воздействием изменяющегося солнечного ветра или исходить извне магнитосферы.

Электромагнитные волны играют важную роль в создании неблагоприятной космической погоды вокруг нашей планеты: они могут, например, ускорять частицы до высоких энергий, которые затем могут повредить электронику космического корабля и привести к падению этих частиц в атмосферу.

На стороне Земли, обращенной к Солнцу, научные обсерватории часто регистрируют колебания с тем же периодом, что и те волны, которые формируются перед магнитосферой Земли, поющие четкую магнитную песню в области пространства, называемой форшоком.

Это привело ученых-космонавтов к мысли, что между ними существует связь и что волны в форшоке могут проникать в магнитосферу Земли и проходить весь путь до поверхности Земли. Однако на их пути стоит одно серьезное препятствие: волны должны пересечь ударную волну, прежде чем достичь магнитосферы.

"Сначала мы думали, что первоначальная теория, предложенная в 1970-х годах, была правильной: волны могли пересекать ударную волну без изменений. Но в волновых свойствах было несоответствие, которое эта теория не могла согласовать, поэтому мы провели дальнейшее исследование", - говорит Турк.

"В конце концов, стало ясно, что все гораздо сложнее, чем казалось. Волны, которые мы видели за ударом, были не такими же, как при форшоке, а новыми волнами, созданными при ударе периодическим воздействием форшоковых волн".

Когда солнечный ветер проходит через шок, он сжимается и нагревается. Сила удара определяет, насколько сильно происходит сжатие и нагрев. Турк и ее коллеги показали, что форшоковые волны способны настраивать удар, делая его попеременно сильнее или слабее, когда волновые впадины или гребни достигают места удара. В результате солнечный ветер, стоящий за ударом, периодически меняется и создает новые волны совместно с волнами форшока.

Численная модель также точно показала, что эти волны могут быть обнаружены только в узкой области за ударной волной и что они могут быть легко скрыты турбулентностью в этой области. Это, вероятно, объясняет, почему они не наблюдались раньше.

Хотя волны, исходящие от форшока, играют лишь ограниченную роль в космической погоде на Земле, они имеют огромное значение для понимания фундаментальной физики нашей Вселенной.