Ученые Университета Айовы в США окончательно раскрыли тайну возникновения полярного сияния, доказав, что главную роль играют мощные электромагнитные волны во время геомагнитных бурь. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Согласно гипотезе, альвеновские волны, которые представляют собой электромагнитные волны в плазме, распространяющиеся вдоль силовых линий магнитного поля, действуют как ускоритель частиц. Электроны в составе солнечного ветра, движущиеся со скоростью 72 миллиона километров в час, попадают в магнитное поле Земли, ускоряются вдоль силовых линий и попадают в верхние слои атмосферы, где сталкиваются с молекулами кислорода и азота, которые, в свою очередь, переходят в возбужденное состояние и излучают свет.
Эта гипотеза отчасти подтверждается данными космических аппаратов, которые наблюдали альвеновские волны над полярными сияниями. Окончательные доказательства были получены на Большом плазменном аппарате (LPD) в Лаборатории фундаментальных исследований плазмы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. С помощью численного моделирования исследователи продемонстрировали, что результаты эксперимента подтверждают затухание Ландау, когда энергия электромагнитной волны поглощается более медленно движущимися электронами.
По словам авторов работы, эксперимент является первым прямым доказательством того, что альвеновские волны способны производить ускоренные электроны, вызывая полярное сияние.