Tajemný původ polární záře byl prokázán

Skupina fyziků z Iowské státní univerzity konečně dokázala, že „nejsvětlejší polární záři je vytvářena silnými elektromagnetickými vlnami během geomagnetických bouří,“ uvádí Nově vydaný hřebíks.

„Měření odhalilo, že tato malá skupina elektronů prochází„ bzučivým zrychlením “elektrickým polem dvou tisícinové vlny, podobně jako surfař, který zachytí vlnu a je neustále zrychlován, jak se surfař pohybuje spolu s vlnou,“ řekl Greg Howes , odborný asistent na katedře. Vystudoval fyziku a astronomii na University of Iowa a je spoluautorem této studie.

Myšlenka „surfování“ po elektronech v elektrickém poli je teorie, kterou poprvé představil v roce 1946 ruský fyzik Lev Landau, pojmenovaný podle Landauova tlumení. Jeho teorie byla nyní prokázána.

Obnova polární záře

Vědci po celá desetiletí chápali, jak se polární záře pravděpodobně formuje, ale nyní ji mohli poprvé simulovat v laboratoři ve velkém plazmovém zařízení (LPD) ve středisku plazmové vědy UCLA.

Vědci použili 20metrovou komoru k opětovnému vytvoření zemského magnetického pole pomocí výkonných cívek magnetického pole na UCLA LPD. V komoře vědci vytvořili plazmu podobnou té, která se nachází v prostoru blízkém Zemi.

„Pomocí speciálně navržené antény jsme sestřelili dva tisíce vln dolů po zařízení, stejně jako rychle houpali zahradní hadicí nahoru a dolů a sledovali, jak se vlna pohybuje po hadici,“ řekl Howes. Když začali experimentovat s „surfováním“ po elektronech podél vlny, použili jiný specializovaný přístroj k měření toho, jak tyto elektrony získávají energii z vlny.

Přestože experiment neznovu vytvořil barevný záblesk, který vidíme na obloze, „naše měření v laboratoři jasně souhlasila s předpovědi z počítačových simulací a matematických výpočtů, což dokazuje, že elektrony surfující na dvou tisících vlnách mohou elektrony zrychlit (až na rychlosti až 45 milionů mil za hodinu). Hodiny), což způsobuje soumrak, “řekl Howes.

„Tyto experimenty nám umožňují provádět klíčová měření, která ukazují, že vesmírná měření a teorie skutečně vysvětlují hlavní způsob, jakým je polární záře vytvořena,“ uvedl Craig Klitzing, spoluautor studie.

Vesmírní vědci po celé zemi byli nadšení, když se dozvěděli tuto zprávu. „Byl jsem tak nadšený! Je velmi vzácné vidět laboratorní experiment, který potvrzuje teorii nebo model týkající se vesmírného prostředí,“ řekl Patrick Cohn, vědec z heliofyzikální divize NASA. „Prostor je prostě příliš velký na to, aby ho bylo možné v laboratoři snadno simulovat.“

Kuhn věří, že schopnost porozumět zrychlovacímu mechanismu elektronů, které způsobují polární záři, bude užitečná v mnoha budoucích studiích.

„Pomáhá nám lépe pochopit vesmírné počasí! Mechanismus elektronové akcelerace ověřený tímto projektem funguje jinde ve sluneční soustavě, takže najde mnoho aplikací ve fyzice vesmíru. Bude užitečný také při předpovídání vesmírného počasí,“ řekl Kuhn E-mail pro CNN NASA má velký zájem. “

A dlouhá cesta

Nyní, když byla prokázána teorie, jak je vytvořena světelná polární záře, je před sebou ještě dlouhá cesta v předpovídání, jak silná bude každá bouře.

„Předpověď, jak silná bude daná geomagnetická bouře, na základě pozorování Slunce a měření z kosmických lodí mezi Zemí a Sluncem, zůstává nevyřešenou výzvou,“ uvedl Howes v e-mailu.

„Navázali jsme spojení mezi elektrony surfujícími na dvou tisících vlnách ve vzdálenosti 10 000 mil nad zemským povrchem a nyní se musíme naučit předpovídat sílu těchto dvou tisíc vln pomocí pozorování kosmických lodí,“ dodal.