Разгадана тайна полярного сияния на Земле

Ученые Университета Айовы (США) раскрыли механизм возникновения полярного сияния. Согласно исследованию, электромагнитные волны в плазме, распространяющиеся вдоль силовых линий магнитного поля (их называют альвеновские волны), действуют как ускоритель частиц.

В составе солнечного ветра существуют электроны, движущиеся со скоростью 72 миллиона километров в час. Попадая в магнитное поле Земли, они ускоряются вдоль силовых линий и попадают в верхние слои атмосферы. Здесь они сталкиваются с молекулами кислорода и азота. Именно они при столкновении и начинают излучать свет.

Подобное явление зафиксировали приборы космических аппаратов над полярными сияниями. Ученые провели ряд экспериментов на Большом плазменном аппарате (LPD) в Лаборатории фундаментальных исследований плазмы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе с использованием численного моделирования.

Опыты подтвердили, что альвеновские волны действительно способствуют ускорению электронов, вызывая эффект полярного сияния. Происходит физический процесс затухания Ландау: энергия электромагнитной волны поглощается более медленно движущимися электронами, которые получают необходимое ускорение и в условиях земной атмосферы производят реакцию с молекулами кислорода и азота.

Как считают исследователи, этот эксперимент впервые доказал способность альвеновских волн производить ускоренные электроны, вызывая полярное сияние.