Ученые выяснили, где происходит электрическое ускорение, создающее северное сияние

Согласно новому исследованию важнейший компонент формирования полярных сияний находится в космосе намного выше, чем считалось ранее. Сияние требует электрического ускорения, чтобы продвигать заряженные частицы вниз через атмосферу. Ученые обнаружили, что ускорение существует за пределами 30 000 километров над поверхностью Земли, и это меняет представление не только о Земле, но и о других планетах.

Северное сияние начинает свое образование со сверхзвуковой плазмы, которую Солнце запускает в космос в виде высокоскоростных заряженных частиц — протонов. Когда они приближаются к Земле, они отклоняются и направляются потоками вдоль силовых линий магнитного поля планеты, в конечном итоге устремляясь к магнитным полюсам.

«Большинство электронов в магнитосфере не достигают части верхних слоев атмосферы, называемой ионосферой, потому что они отталкиваются магнитным полем Земли. Мы не знаем всех деталей того, как генерируется электрическое поле, которое ускоряет электроны в ионосферу, или даже насколько высоко оно находится над Землей»

Шун Имаджо из Института исследования окружающей среды Земли и космоса Университета Нагоя

Но некоторые частицы получают прилив энергии, ускоряясь в верхних слоях атмосферы Земли, где они сталкиваются и возбуждают атомы кислорода и азота на высоте около 100 километров. Когда эти атомы выходят из состояния возбуждения, они излучают сияние. Тем не менее, многие детали этого процесса остаются загадкой.

Ученые предположили, что ускорение электронов происходит на высоте от 1000 до 20 000 километров над Землей. Но новое исследование показало, что область ускорения простирается за пределы 30 000 километров.

Электрическое поле, ускоряющее авроральные частицы, может существовать на любой высоте вдоль силовой линии магнитного поля и не ограничивается переходной областью между ионосферой и магнитосферой на расстоянии нескольких тысяч километров. Это говорит о том, что здесь действуют в настоящий момент неизвестные магнитосферные механизмы.

Команда пришла к этому выводу, изучив данные от детектора электронов на японском спутнике Arase, изучающем радиационный пояс во внутренней магнитосфере Земли. Данные были получены, когда спутник находился на высоте около 30 000 километров и в течение нескольких минут был внутри тонкой активной авроральной дуги. Команда смогла измерить восходящие и нисходящие движения электронов, в конечном итоге обнаружив, что область ускорения электронов начинается над спутником и простирается под ним.

Для дальнейшего изучения этой так называемой очень большой области ускорения команда намерена проанализировать данные нескольких явлений полярных сияний, сравнить наблюдения на большой и малой высоте и провести численное моделирование электрического потенциала.

Понимание того, как формируется это электрическое поле, заполнит пробелы в знании о том, как появляется излучение полярных сияний и переносятся электроны и протоны на Земле и других планетах, включая Юпитер и Сатурн.

Источник: hightech.fm



Добавить комментарий