Как возникает северное сияние?

Сияния появляются, когда электроны космических волн попадают в атмосферу Земли. Но что их притягивает?

То же самое притяжение вызывает полярные сияния на Юпитере и Сатурне

Новые лабораторные эксперименты подтвердили теорию того, что возмущения в магнитном поле Земли, называемые альфвеновскими волнами, направляют электроны в атмосферу, зажигая полярные сияния.

Северное сияние возникает, когда электроны из космоса каскадом попадают в верхние слои атмосферы, где сталкиваются с молекулами кислорода и азота, раскрашивая небо в красный и зеленый цвета. Но что именно притягивает эти электроны к Земле? На протяжении десятилетий ученые подозревали, что электроны доставляются в атмосферу волнами магнитного поля Земли. Но никто до сих пор не наблюдал этого небесного серфинга.

Новый эксперимент по ускорению электронов с помощью альфвеновских волн предоставил первое прямое доказательство того, что возмущения магнитного поля Земли могут выталкивать электроны в атмосферу, говорит физик-плазменник Джеймс Шредер из Уитон-колледжа в Иллинойсе.

Ученые заполнили 20-метровую трубу шириной 1 метр заряженными частицами или плазмой, а электрические катушки создавали магнитное поле по всей длине камеры. Антенна на одном конце прибора генерировала собственное магнитное поле, которое, по сути, разрывало силовые линии внутри трубы, создавая альфвеновские волны.

Как и ожидалось, электроны в плазме захватывались альфвеновскими волнами и спускались вниз по трубе. Более того, «энергия, получаемая на электрон в секунду, в нашем эксперименте была аналогична той, которая потребовалась бы в космосе для создания полярного сияния», — говорит Шредер.

По словам исследователя, эти результаты подтверждают физику не только полярных сияний на Земле. «То, что здесь происходит, очень вероятно, может происходить на Юпитере или где-нибудь еще. Например, на Сатурне, где мы наблюдаем полярные сияния».