Згідно з новим дослідженням найважливіший компонент формування полярних сяйв знаходиться в космосі набагато вище, ніж вважалося раніше. Сяйво вимагає електричного прискорення, щоб просувати заряджені частинки вниз через атмосферу. Вчені виявили, що прискорення існує за межами 30 000 кілометрів над поверхнею Землі, і це змінює уявлення не тільки про Землю, а й про інші планети.
Північне сяйво починає своє утворення з надзвукової плазми, яку Сонце запускає в космос у вигляді високошвидкісних заряджених частинок – протонів. Коли вони наближаються до Землі, вони відхиляються і направляються потоками уздовж силових ліній магнітного поля планети, в кінцевому підсумку прямуючи до магнітних полюсів.
«Більшість електронів в магнітосфері не досягають частини верхніх шарів атмосфери, званої іоносферою, тому що вони відштовхуються магнітним полем Землі. Ми не знаємо всіх деталей того, як генерується електричне поле, яке прискорює електрони в іоносферу, або навіть наскільки високо воно знаходиться над Землею », – говорить Шун Імаджо з Інституту дослідження навколишнього середовища Землі і космосу Університету Нагоя
Але деякі частинки отримують приплив енергії, прискорюючись у верхніх шарах атмосфери Землі, де вони стикаються і збуджують атоми кисню та азоту на висоті близько 100 кілометрів. Коли ці атоми виходять зі стану збудження, вони випромінюють сяйво. Проте, багато деталей цього процесу залишаються загадкою.
Вчені припустили, що прискорення електронів відбувається на висоті від 1000 до 20 000 кілометрів над Землею. Але нове дослідження показало, що область прискорення простягається за межі 30 000 кілометрів.
Електричне поле, що прискорює авроральні частки, може існувати на будь-якій висоті уздовж силової лінії магнітного поля і не обмежується перехідною областю між іоносферою і магнітосферою на відстані кількох тисяч кілометрів. Це говорить про те, що тут діють в цей момент невідомі магнітосферні механізми.
Команда прийшла до цього висновку, вивчивши дані від детектора електронів на японському супутнику Arase, що вивчає радіаційний пояс у внутрішній магнітосфері Землі. Дані були отримані, коли супутник перебував на висоті близько 30 000 кілометрів і протягом декількох хвилин був усередині тонкої активної авроральної дуги. Команда змогла виміряти висхідні і низхідні рухи електронів, в кінцевому підсумку виявивши, що область прискорення електронів починається над супутником і простягається під ним.
Для подальшого вивчення цієї так званої дуже великої області прискорення команда має намір проаналізувати дані кількох явищ полярних сяйв, порівняти спостереження на великій і малій висоті і провести чисельне моделювання електричного потенціалу.
Розуміння того, як формується це електричне поле, заповнить прогалини в знанні про те, як з’являється випромінювання полярних сяйв і переносяться електрони та протони на Землі та інших планетах, включаючи Юпітер і Сатурн.
Натхнення: hightech.fm