Земля

Знайдені причини полярного сяйва у формі намистин (відео)

«Намистини» полярного сяйва: як магнітосфера Землі збирає намисто

Моделювання на потужних комп’ютерах з використанням останніх спостережень спеціальної місії NASA дозволило, нарешті, пояснити незвичайний прояв полярного сяйва, яке давно не давало спокою науковsq громадськості.

Image by Noel Bauza from Pixabay

Яскраві світлі смуги, які ми уявляємо собі при згадці про полярне сяйво — це результат взаємодії заряджених частинок з атомами та молекулами у верхніх шарах атмосфери. Частинки з Сонця проникають через ділянки магнітосфери в районі магнітних полюсів Землі, розташовані в полярних широтах. Іонізуючи зустрічні атоми речовин в атмосфері, чужорідні частинки залишають після себе захопливе різнокольорове світіння. Фотони з жовтої, зеленої та червоної частини спектру випускаються атомами кисню. Джерело синіх і фіолетових відтінків — азот.

Вчені вважають, що частинки сонячної радіації проникають в атмосферу Землі завдяки явищу під назвою магнітна суббуря. Під час такої суббурі потоки сонячного вітру впливають на хвіст магнітосфери нашої планети, викликаючи різку зміну його просторової конфігурації. Це призводить до збурень магнітного поля в північній і південній полярних областях Землі, де формуються потім полярні сяйва. Перед великим полярним сяйвом у небі часто з’являються точкові вогники, схожі на намистинки перлового намиста.

NASA
«Намистини» полярного сяйва, видимі з Міжнародної космічної станції, 17 вересня 2011 р.

Довгий час учені сперечалися про те, що викликає таку незвичайну форму полярного сяйва: якесь космічне явище, що передує суббурям, або причина — збурення атмосфери Землі. Відповідь дало комп’ютерне моделювання на потужних машинах, дослідні дані для якого надала місія NASA THEMIS — три космічних кораблі, які разом спостерігали за полярними широтами. Дослідження, опубліковане в журналі Geophysical Research Letters і Journal of Geophysical Research: Space Physics, показало, що намистинице наслідок турбулентних (вихрових) потоків в сонячній плазмі.

«Ці турбулентності в космосі споконвічно викликаються електронами, легшими і рухливішими, ніж протони та інші заряджені частинки від Сонця»,
— сказав Євген Панов, провідний автор однієї зі статей і вчений THEMIS з Інституту космічних досліджень Австрійської академії наук, і додав, що плазмові вихори теоретично можуть розвинутися до повномасштабних магнітних суббурь.

Утворення намистин з-за плазмових вихорів моделювалося на масштабі від десятків до мільйонів кілометрів. У результаті вчені виявили, що сонячна плазма, яка вигинається магнітним полем Землі, формує бульбашки плазми зі зворотного напрямку нальоту боку планети. Бульбашки нагадують згустки в лавовій лампі і ніби плавають у важчій плазмі в магнітосфері, створюючи плазмові стовпи, які тягнуться вниз до Землі. Ці стовпи породжують обмежені в просторі поздовжні струмові структури, які проявляються в іоносфері у вигляді яскравих сяючих великих намистин.

«Теоретично, бульбашки плазми можуть «заплутати» силові лінії магнітного поля і викликати подію, відому як магнітне перез’єднання, яке створює повномасштабні суббурі і викликає великі полярні сяйва. Щоб зрозуміти ці особливості в полярному сяйві, необхідно досліджувати як глобальні, так і більш дрібні, локальні масштаби явища. Ось чому дотепер це було так складно», — сказав В’ячеслав Меркін, співавтор однієї з нових статей і вчений в Центрі геокосмічних бур NASA, — Це вимагає дуже складних алгоритмів і великих суперкомп’ютерів».

Технічні потужності, доступні групі вчених, що беруть участь у цьому дослідженні, дозволили дізнатися більше про таємниче полярне сяйво, яке досі зберігає свої таємниці.

Натхнення: www.popmech.ru

Кнопка «Наверх»