Наука, стоящая за потрясающими волнообразными узорами северных сияний, раскрыта

США - Информационное агентство Эхбари

Разгадка секретов волнообразных узоров северных сияний: наука, стоящая за зрелищем

Северные сияния, эфирные полосы света, танцующие в полярных небесах, завораживали человечество тысячелетиями. Хотя эти природные световые шоу известны тем, что проявляются в различных формах — от мягких дуг и динамичных лучей до рассеянных пятен — точные научные механизмы, управляющие их сложными узорами, особенно потрясающими волнообразными структурами, оставались предметом интенсивных исследований. Теперь новаторское исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, пролило свет на ключевой аспект этого явления, определив "батарею", которая питает по крайней мере один тип северного сияния: дугу северного сияния.

Зеленые дуги северного сияния, часто величественно простирающиеся по обширным участкам неба, наблюдались во многих местах, включая отдаленные районы северо-западной Канады. Основной процесс, лежащий в основе северных сияний, включает заряженные частицы, в основном электроны и протоны, выходящие из Солнца в составе солнечного ветра. Когда эти частицы сталкиваются с магнитосферой Земли, они направляются к полярным регионам. При столкновении с атомами и молекулами в верхних слоях атмосферы — в основном кислородом и азотом — они возбуждают эти атмосферные составляющие, заставляя их испускать свет в ослепительном диапазоне цветов, причем зеленый является наиболее распространенным.

Однако конкретное расположение этих энергичных частиц в отчетливые узоры, такие как визуально поразительные дуги, было менее ясным. Недавнее исследование указывает на явление, известное как "альфвеновские волны", как на критический источник энергии. Эти волны, названные в честь шведского физика Ханнеса Альфвена, представляют собой тип электромагнитной плазменной волны, которая распространяется вдоль линий магнитного поля. В контексте северных сияний ученые описывают эти волны как "космическую батарею", играющую жизненно важную роль в ускорении и зарядке электронов, которые в конечном итоге генерируют свет северного сияния.

Согласно выводам исследования, дуги северного сияния образуются, когда быстрые электроны, "заряженные" этими альфвеновскими волнами, спускаются в атмосферу и сталкиваются с атмосферными атомами. Этот энергетический удар высвобождает фотоны, фундаментальные частицы света, создавая высокие, полосовидные структуры, характерные для дуг северного сияния. Это открытие предоставляет более конкретное научное объяснение формирования этих специфических форм северного сияния, добавляя значительный слой к нашему пониманию физики космоса.

Прорыв стал возможен не только благодаря тща планировке, но и счастливой совокупности наблюдательных возможностей. Исследование использовало синхронизированные измерения дуги северного сияния, сделанные в 2015 году как военными, так и космическими аппаратами НАСА. Эти скоординированные наблюдения предоставили различные точки обзора и дополнительные данные за достаточный период времени, что позволило исследователям составить более четкую картину космических условий, которые привели к образованию дуги. НАСА в своем заявлении подчеркнуло, что эти объединенные наблюдения были решающими для выявления динамики плазмы, ответственной за формирование дуги.

Этот научный прорыв происходит в то время, когда северные сияния вызывают особый интерес. Хотя считается, что текущий активный цикл Солнца, вероятно, уже достиг своего пика, в 2026 году по-прежнему ожидается обилие северных сияний. Сезон наблюдения северного сияния в Северном полушарии обычно длится до марта, предоставляя как любителям астрономии, так и ученым продолжающиеся возможности наблюдать эти захватывающие явления.

Идентификация альфвеновских волн как "космической батареи" для дуг северного сияния является значительным вкладом в область космической физики и атмосферных наук. Это не только углубляет наше понимание сложного взаимодействия между Солнцем и Землей, но также имеет значение для прогнозирования космической погоды и защиты нашей технологической инфраструктуры от последствий солнечной активности. Поскольку ученые продолжают раскрывать тайны космоса, такие открытия, как эти, напоминают нам о глубокой красоте и сложной работе вселенной.

Информационное агентство Эхбари