Тайна происхождения северного сияния раскрыта с помощью “навигации” электронов
Северное сияние в северном полушарии и аврора австралис в южном полушарии пленили человечество с самого начала цивилизации. Эти дисплеи естественного света максимально приближают нас к космической погоде – условия, вызванные активностью на поверхности Солнца, и поэтому они отслеживают солнечный цикл.
Северное сияние Они возникают, когда электроны испускаются Солнцем как частьСолнечный ветерОн устремляется к Земле и направляется ниже силовых линий магнитного поля Земли, где они затем сталкиваются с молекулами кислорода и азота в ионосфере – верхних слоях атмосферы на расстоянии от 50 до 370 миль (от 80 до 600 км). Поглощение ионов кислорода и азота за энергию приводит к их переходу в «возбужденное» высокоэнергетическое состояние. Чтобы расслабиться, частицы повторно излучают энергию в виде света, который представлен в небе в виде полос зеленого и красного цветов – северного сияния.
Хотя ученые понимают причины северного сияния, остается загадка – как эти электроны ускоряются до скорости до 45 миллионов миль в час на последнем участке своего путешествия в ионосферу? Команда физиков во главе с Университетом Айовы теперь знает ответ, их выводы были Опубликовано онлайн 7 июня В коммуникациях природы.
Связанный: Что такое ионосфера? (А кто такой Стив?)
Ученые нашли первое убедительное свидетельство того, что электроны улавливают волну, в частности волны Элвина, которые движутся к Земле по линиям магнитного поля над северным сиянием.
Эксперименты, проведенные в Большом плазменном устройстве (LPD) в Центре первичных исследований плазмы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), включали моделирование условий земного полярного сияния. магнитосфера Область космоса, где магнитное поле Земли взаимодействует с солнечным ветром. Затем команда запустила волны Альвена в камеру плазменного устройства высотой 65 футов (20 метров) и записала, были ли электроны внутри камеры затронуты волнами Альвена.
«Измерения показали, что эта небольшая группа электронов подвергается« жужжащему ускорению »электрическим полем двухтысячной волны, подобно тому, как серфер ловит волну и постоянно ускоряется, когда серфер движется вместе с волной», – сказал Грегори Хоуз. доцент физики. В Университете Айовы на А утверждение.
Ученые измерили резонансное ускорение и обнаружили, что оно достаточно велико для ускорения электронов до уровней, необходимых для создания сияний. Это первое прямое свидетельство того, что электроны, перемещающиеся по альвновским волнам, создают полярные сияния.
Идея “серфинга” электронов была впервые разработана русским физиком Львом Ландау в 1946 году и известна как затухание Ландау. В этом новом исследовании ученые доказывают свою теорию, поддерживая экспериментальные измерения, численное моделирование и математическое моделирование.
Следуйте за нами в Twitter @Spacedotcom и на Facebook.
«Любитель алкоголя. Дружелюбный вебоголик. Пожизненный телеведущий. Гордый интроверт».