Фізики розкрили таємницю виникнення північного сяйва
Як передає Укрінформ, про це повідомляє Science Alert.
Тепер учені вперше продемонстрували і підтвердили механізм прискорення частинок. Як і передбачалося, потужні електромагнітні хвилі, відомі як хвилі Альвена, прискорюють електрони вздовж силових ліній магнітного поля.
«Ідея про те, що ці хвилі можуть збуджувати електрони, які створюють полярне сяйво, виникла понад чотири десятиліть тому, але це вперше, коли ми змогли остаточно підтвердити, що це працює», - сказав фізик Крейг Клетцинг з Університету Айови.
За його словами, ці експерименти дозволили вченим провести ключові вимірювання, які показують, що космічні вимірювання і теорія дійсно пояснюють основний спосіб створення північних сяйв.
Такі хвилі були описані шведським інженером-електриком Ганнесом Альвеном ще в 1942 році, на його честь вони й були названі. Ці хвилі - важливий механізм перенесення енергії та імпульсу в магнітогідродинамічних системах, тобто вони здатні прискорювати частинки.
Альвенівські хвилі спостерігалися в силових лініях магнітного поля Землі, космічні апарати також спостерігали спрямовані на Землю альвенівські хвилі над полярними сяйвами.
Тому група вчених на чолі з фізиком Джимом Шредером з Уітон-коледжу використовувала Великий плазмовий пристрій (LAPD) в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі, щоб ближче розглянути це явище.
«Цей складний експеримент вимагав вимірювання дуже невеликої популяції електронів, які рухаються по камері LAPD майже з тією ж швидкістю, що й альвенівські хвилі», - сказав фізик Трой Картер з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі.
Команда генерувала альвенівські хвилі в плазмі в LAPD, одночасно вимірюючи розподіл електронів за швидкостями в умовах, відповідних формуванню полярних сяйв.
Учені виявили, що альвенівські хвилі передають енергію електронам в резонансі з хвилями - швидкість, аналогічна фазовій швидкості хвиль.
Цей процес відомий як затухання Ландау: передача енергії від хвилі до частинки послаблює хвилю, що запобігає виникненню нестабільності. Потім, порівнявши свої результати з модельним полярним сяйвом, вчені змогли продемонструвати, що швидкість збудження електронів відповідає затуханню Ландау в реальних умовах.
