Ученые выяснили, что питает полярные сияния

Фото из открытых источников

Северное и Южное сияния ослепляли и вдохновляли всех, кто их видел, с незапамятных времен. Подобно Луне, звездам, созвездиям и планетам, они считаются неотъемлемой частью нашего общего культурного наследия. Эти впечатляющие световые явления являются результатом взаимодействия заряженных частиц нашего Солнца с магнитным полем Земли. Однако остаются нерешенные вопросы о механизмах, питающих полярные сияния, на решение которых ученые надеются уже несколько десятилетий. Например, возникает вопрос о том, что питает электрические поля, ускоряющие эти частицы.

В новом исследовании ученые из Департамента наук о Земле и планетах Гонконгского университета (HKU) и Департамента атмосферных и океанических наук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) дали ответ. Согласно их анализу, плазменные волны, распространяющиеся вдоль линий магнитного поля Земли (волны Альфвена), действуют как естественный ускоритель. Анализируя движение заряженных частиц и получение ими энергии в различных областях космоса, команда продемонстрировала, что эти волны обеспечивают энергию, которая выталкивает заряженные частицы в атмосферу, вызывая полярные сияния.

Группа исследователей проанализировала данные с нескольких околоземных спутников, включая зонды НАСА Van Allen Probes и миссию THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms). Как они описали в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, данные показали, как волны Альфвена поддерживают электрические поля, которые в противном случае рассеялись бы, непрерывно передавая энергию в область ускорения. Профессор Чжунхуа Яо из Гонконгского университета возглавляет специализированную группу по космической и планетарной науке. 

«Это открытие не только дает окончательный ответ на вопрос о физике земного полярного сияния, но и предлагает универсальную модель, применимую к другим планетам нашей Солнечной системы и за ее пределами. Наша команда в Гонконгском университете долгое время занималась изучением процессов образования полярных сияний на гигантских планетах. Применив эти знания к доступным данным высокого разрешения вблизи Земли, мы преодолели разрыв между науками о Земле и исследованием планет», - сказал он.