Ludzie spędzili tysiąclecia, podziwiając piękną zorzę polarną na nocnym niebie. I chociaż przez jakiś czas nie byliśmy pewni, co je powoduje, fizycy w końcu odkryli, jak dokładnie działa to zjawisko.
Według nowego artykułu opublikowanego w czasopiśmie naukowym Nature Communications, wszystko zaczyna się od słońca. W szczególności, gdy silne zakłócenia na Słońcu szarpią pole magnetyczne Ziemi. Gwałtowne zakłócenia, takie jak potężne burze geomagnetyczne, nie są rzadkością, a reperkusje tych wydarzeń mogą rozciągać się poza Słońce na resztę naszego Układu Słonecznego. A dla nas tutaj na Ziemi zwykle widzimy to jako zorze polarne.
Te silne zakłócenia przyciągają pole magnetyczne naszej planety, podobnie jak gumka. Gdy pole się cofa, następuje odrzut, który powoduje falujące fale – zwane falami Alfvéna – które występują około 80 000 mil nad ziemią. Fale przyspieszają im bliżej Ziemi, dzięki magnetycznemu przyciąganiu planety. Czasami elektrony unoszą się na tych falach Alfvéna, osiągając prędkość nawet 45 milionów mil na godzinę, gdy poruszają się w przestrzeni.
George Howes, profesor fizyki i astronomii na University of Iowa, powiedział: „To trochę teoretyzujące, że to właśnie tam zachodzi wymiana energii. Ale nikt nigdy nie wymyślił ostatecznego zademonstrowania, że fale Alfvéna faktycznie przyspieszają te elektrony w odpowiednich warunkach, jakie masz w kosmosie nad zorzą”.
„Pomyśl o surfingu”, powiedział Jim Schroeder, asystent profesora fizyki w Wheaton College, a główny autor artykułu stwierdził: „Aby surfować, musisz wiosłować z odpowiednią prędkością, aby fala oceanu cię porwała i przyspieszyć i odkryliśmy, że elektrony surfują. Gdyby poruszały się z odpowiednią prędkością w stosunku do fali, zostałyby podniesione i przyspieszone”.
Gdy elektrony te w końcu docierają do cienkiej górnej atmosfery Ziemi, zderzają się z cząsteczkami tlenu i azotu. To wprowadza ich w stan podekscytowania, ale gdy się uspokajają, uwalniają światło – czyli zorzę polarną.
„Nikt tak naprawdę nigdy wcześniej nie mierzył tego między elektronami a falami Alfvéna” – powiedział Schroeder. Naukowcy byli zachwyceni, że w końcu mogli przeprowadzić eksperyment, który mógł właściwie przetestować ich przeczucie na temat fal Alfvéna przyspieszających elektrony.
Normalnie taki eksperyment musiałby zostać przeprowadzony w środowisku jak najbardziej zbliżonym do rzeczywistości; Jednak z oczywistych powodów naukowcy nie są w stanie ponownie przetestować rzeczy w kosmosie, kontrolować zjawisk słonecznych ani uwzględnić innych czynników w naszym Układzie Słonecznym. Zamiast tego badacze użyli dużego urządzenia plazmowego na Basic Plasma Science Facility, który znajduje się na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles, aby odtworzyć interakcję.
Naukowcy uważają, że odkrycia prawdopodobnie pozwolą lepiej zrozumieć, w jaki sposób cząstki są zasilane energią i jak takie zdarzenia słoneczne wpływają na Ziemię i otaczający ją obszar (w tym wiele naszych satelitów).
przez NPR
