Ученые раскрыли секрет северного сияния — гипотезу подтвердили 50 лет спустя
Полярное сияние — самое захватывающее световое шоу на планете Земля, к которому мы привыкли, но до сих пор не изучили. Его часто называют северным, но и на южном полюсе оно постоянно происходит.
Большинство сияний происходят даже не на полюсах, а в 10-20 градусах от магнитного полюса. В России сияние очень хорошо видно в Мурманске, где специально проводят экскурсии и туры.
Но не обязательно находиться за полярным кругом — во время магнитной бури эти зоны расширяются до более низких широт. В марте 2015 года сияние видели и в Москве.
Как оно образуется?
Полярное сияние происходит из-за Солнца — наша звезда очень расточительно расходует собственные запасы.
Каждую секунду Солнце теряет около миллиарда килограмм протонов и нейтронов. Так образуется солнечный ветер — огромное количество разреженной плазмы, которая летит во всех направлениях, и к нам в том числе, на огромной скорости — 1,4 миллиона километров в час.
Плазма солнечного ветра не сдувает нашу атмосферу и не убивает все живое на нашей планете благодаря магнитному полю Земли.
Магнитное поле создает вокруг нашей планеты пузырь — магнитосферу. Это наша защитная оболочка, которая уходит на тысячи километров в космос и защищает нас от многих космических опасностей, включая солнечный ветер.
Большая часть солнечного ветра, долетая до Земли, просто отскакивает от магнитосферы. Но у магнитосферы есть два «слабых места»: северный и южный полюса.
Это значит, что очень маленький процент заряженных частиц с Солнца все же долетает до атмосферы Земли сквозь эти слабые места на полюсах.
Когда это происходит, электроны солнечного ветра сталкиваются с атомами кислорода и азота в земной атмосфере и передают им свою энергию. Энергии в возбужденном атоме становится очень много, и ему надо куда-то ее выпустить. Атомы кислорода и азота выпускают эту энергию в виде фотонов — частиц света.
Так и образуется полярное сияние.
Неоновые вывески, кстати, образуются так же. Полярное сияние — огромные природные неоновые вывески.
А что за альвеновские волны?
Физики из университета Айовы доказали, что самые яркие полярные сияния происходят из-за мощных электромагнитных волн во время магнитных бурь.
Они предположили, что альвеновские волны — электромагнитные волны в плазме, распространяющиеся вдоль силовых линий магнитного поля, действуют как ускоритель частиц.
Их эксперимент — первое прямое доказательство того, что альвеновские волны способны производить ускоренные электроны, вызывая полярное сияние.
Гипотезу отчасти подтвердили данные космических аппаратов, которые наблюдали альвеновские волны над полярными сияниями.
Главное доказательство получили на Большом плазменном аппарате (LPD) в Лаборатории фундаментальных исследований плазмы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
