Con người đã trải qua hàng thiên niên kỷ để kinh ngạc trước những hình ảnh cực quang tuyệt đẹp trên bầu trời đêm. Và trong khi chúng tôi vẫn chưa chắc chắn về nguyên nhân gây ra chúng trong một thời gian, các nhà vật lý cuối cùng đã tìm ra chính xác cách thức hoạt động của hiện tượng này.
Theo một bài báo mới được xuất bản trên tạp chí khoa học Nature Communications , tất cả đều bắt đầu từ mặt trời. Cụ thể, khi các nhiễu động mạnh trên mặt trời sẽ kéo theo từ trường của Trái đất. Các nhiễu động dữ dội, chẳng hạn như các cơn bão địa từ lớn, không phải là hiếm và hậu quả của những sự kiện này có thể mở rộng ra ngoài mặt trời trong suốt phần còn lại của hệ mặt trời của chúng ta. Và đối với chúng ta ở đây trên Trái đất, chúng ta thường thấy điều này được biểu hiện dưới dạng cực quang.
Những nhiễu động mạnh đó kéo theo từ trường của hành tinh chúng ta, tương tự như một sợi dây cao su. As the field snaps back, there’s a recoil that causes undulating ripples—called Alfvén waves—that occur roughly 80,000 miles above the ground. Các sóng tăng tốc khi chúng đến gần Trái đất hơn, nhờ lực kéo từ trường của hành tinh. On occasion, electrons will get a lift on these Alfvén waves, reaching speeds as fast as 45 million miles per hour as they move through space.
George Howes, phó giáo sư vật lý và thiên văn học của Đại học Iowa, cho biết “Theo lý thuyết thì đó là nơi diễn ra quá trình trao đổi năng lượng. Nhưng không ai có thể đưa ra một chứng minh chắc chắn rằng sóng Alfvén thực sự tăng tốc các electron này trong các điều kiện thích hợp mà bạn có trong không gian phía trên cực quang. ”
“Hãy nghĩ về việc lướt sóng,” Jim Schroeder, trợ lý giáo sư vật lý tại Đại học Wheaton và là tác giả chính của bài báo cho biết, “Để lướt sóng, bạn cần chèo đến tốc độ phù hợp để sóng biển có thể đón bạn và tăng tốc cho bạn, và chúng tôi nhận thấy rằng các electron đang lướt đi. Nếu họ đang di chuyển với tốc độ phù hợp so với con sóng, họ sẽ được nhấc bổng và tăng tốc. ”
Khi các electron này cuối cùng chạm tới tầng khí quyển mỏng của Trái đất, thì chúng va chạm với các phân tử oxy và nitơ. Điều này khiến họ rơi vào trạng thái phấn khích, nhưng khi bình tĩnh lại, họ phát ra ánh sáng — hay còn gọi là cực quang.
“Trước đây chưa ai thực sự đo được điều này giữa các electron và sóng Alfvén,” Schroeder nói. Các nhà khoa học đã rất vui mừng khi cuối cùng có thể thực hiện một thí nghiệm có thể kiểm tra chính xác linh cảm của họ về sóng Alfvén làm tăng tốc độ các electron.
Thông thường, một thử nghiệm như vậy sẽ cần được thực hiện trong một môi trường càng gần với thực tế càng tốt; Tuy nhiên, vì những lý do hiển nhiên, các nhà khoa học không thể thử nghiệm lại mọi thứ trong không gian, để kiểm soát các sự kiện mặt trời hoặc tính toán các yếu tố khác trong hệ mặt trời của chúng ta. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng Thiết bị Plasma Lớn tại Cơ sở Khoa học Plasma Cơ bản , được đặt tại Đại học California, Los Angeles để tạo lại tương tác.
Các nhà nghiên cứu tin rằng những phát hiện này có thể sẽ tạo ra sự hiểu biết rộng rãi hơn về cách các hạt được cung cấp năng lượng và cách các sự kiện mặt trời như vậy tác động đến Trái đất và khu vực xung quanh nó (bao gồm nhiều vệ tinh của chúng ta).
qua NPR
