秋のアイスランドスパイラルノーザンライト
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人間は何千年もの間、夜空の美しいオーロラに畏敬の念を抱いてきました。そして、私たちはしばらくの間それらを引き起こす原因について不確かなままでしたが、物理学者はついに現象がどのように機能するかを正確に理解しました。

科学雑誌 NatureCommunications <に掲載された新しい記事によると/i>、それはすべて太陽から始まります。具体的には、太陽に強い擾乱が発生すると、地球の磁場にヤンクします。大規模な地磁気嵐のような激しい擾乱は珍しいことではなく、これらのイベントの影響は、太陽系の残りの部分全体に太陽を超えて広がる可能性があります。そして、ここ地球にいる私たちにとって、これは通常、オーロラとして現れています。

これらの強い外乱は、輪ゴムのように、地球の磁場を引っ張ります。フィールドがスナップバックすると、反動が発生し、地上約 80,000 マイルで発生する波状のさざ波 (アルフベン波と呼ばれます) が発生します。波は、惑星の磁力のおかげで、地球に近づくほど加速します。時速 4,500 万マイルの速度で電子が宇宙空間を移動するとき、これらのアルフベン波で電子が上昇することがあります。

アイオワ大学の物理学と天文学の准教授であるGeorgeHowesは、次のように述べています。しかし、アルヴェーン波がオーロラの上の宇宙にある適切な条件下で実際にこれらの電子を加速するという決定的なデモンストレーションを思いついた人は誰もいませんでした。」

アイスランドのカラフルなノーザンライト
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「サーフィンについて考えてみてください」と、ウィートン大学の物理学助教授で記事の筆頭著者であるジムシュローダーは、次のように述べています。あなたを加速させてください、そして、我々は電子がサーフィンしているのを発見しました。彼らが波に対して適切な速度で動いている場合、彼らは拾われて加速されるでしょう。」

これらの電子は最終的に地球の薄い上層大気に到達すると、酸素および窒素分子と衝突します。これにより、彼らは興奮状態になりますが、落ち着くと、光を放ちます。別名、オーロラです。

図は、電子がアルフベン波を通過するときにどのように「サーフィン」するかを示しています。アルフベン波は、電子を高速で地球の大気に放出し、そこでオーロラを生成します。 width=
オースティンモンテリウス/アイオワ大学教養学部

「これまで、電子とアルヴェーン波の間でこれを実際に測定した人は誰もいませんでした」とSchroeder氏は述べています。科学者たちは、電子を加速するアルフベン波についての予感を適切にテストできる実験をようやく実行できることに興奮しました。

通常、このような実験は、本物にできるだけ近い環境で実行する必要があります。しかし、明らかな理由から、科学者が宇宙で物事を再度テストしたり、太陽イベントを制御したり、太陽系の他の要因を説明したりすることは不可能です。代わりに、研究者は大型プラズマ装置をで使用しました。.ucla.edu/”>カリフォルニア大学ロサンゼルス校にある基本的なプラズマ科学施設は、相互作用を再現します。

研究者たちは、この調査結果により、粒子がどのようにエネルギーを与えられ、そのような太陽イベントが地球とその周辺地域(多くの衛星を含む)にどのように影響するかについて、より広い理解が得られると考えています。

NPR