Japoński statek kosmiczny Arase (poprzednio nazywany ERG) obserwował fale chóru i rozproszone elektrony w ziemskiej magnetosferze, która była źródłem zorzy pulsacyjnych. Rozproszone elektrony wytrąciły się w atmosferze, powodując oświetlenie zorzy.
(Zdjęcie: © Zespół naukowy ERG)
Nowe badania dowodzą, że źródła intensywnych migotania światła wysoko w ziemskiej atmosferze ujawniają się po dziesięcioleciach polowań.
Podobne zorza może mieć miejsce wysoko nad Jowiszem i Saturnem, według naukowców stojących za nowymi badaniami.
Dramatyczne pokazy świetlne znane jako zorza północna i południowa, zwane także zorzami, są tak różnorodne w przyrodzie, jak kolory wyświetlane na niebie. Najbardziej znany rodzaj, znany jako dyskretne zorze polarne, znany jest z połyskujących wstążek i serpentyn kolorów. Natomiast pulsujące zorza polarna to olbrzymie migające plamy światła. [Aurora Guide: How the Northern Lights (Infographic)]
Zorza powstaje, gdy strumienie szybkich cząstek ze Słońca - zwane wspólnie wiatrem słonecznym - uderzają w ziemską magnetosferę, skorupę naładowanych elektrycznie cząstek uwięzionych przez pole magnetyczne planety. Podczas gdy dyskretne zorze powstają kilka tysięcy mil nad powierzchnią Ziemi, pulsujące zorze pojawiają się około 10 razy dalej.
Wcześniejsze badania sugerowały, że pulsujące zorze zostały wyzwolone przez fluktuacje elektromagnetyczne zwane falami chóru, które powstają w magnetosferze na równiku. Pomysł polegał na tym, że fale chóru wysyłają elektrony w magnetosferze pędąc wzdłuż linii pola magnetycznego planety w kierunku górnych granic atmosfery ziemskiej, generując światło, gdy zderzają się z cząsteczkami powietrza.
Jednak przez dziesięciolecia naukowcy nie byli w stanie zebrać wystarczająco czułych obserwacji naziemnych i kosmicznych, aby znaleźć się we właściwym czasie i miejscu, aby udowodnić ten model. Teraz naukowcy w końcu zebrali bezpośredni dowód na ciąg zdarzeń za pulsującymi zorzami.
Naukowcy przeanalizowali dane ze statku kosmicznego Arase, który został wystrzelony przez Japońską Agencję Eksploracji Kosmicznej pod koniec 2016 roku. Satelita mógł zarówno wykrywać fale chóralne, jak i badać ich wpływ na elektrony magnetosferyczne w wąskim oknie wokół linii pola magnetycznego.
Naukowcy wskazali również, gdzie linia pola magnetycznego badanego statku kosmicznego Arase zetknęła się z Ziemią. Szukali pulsujących zorzy pasujących do aktywności elektronów wyzwalanych falami chóru.
Naukowcy zidentyfikowali zorzę polarną w 2017 r. W środkowej Kanadzie, która najwyraźniej została wygenerowana przez elektrony magnetosferyczne rozproszone przez fale chóralne.
„Wyniki obserwacji są zwykle bardzo złożone, a testy prognoz teoretycznych często prowadzą do niejednoznacznych wyników, co nie miało miejsca w tym przypadku” - powiedział główny autor badania Satoshi Kasahara, fizyk kosmiczny i planetarny na Uniwersytecie w Tokio.
Naukowcy zauważyli, że podobna aktywność może wystąpić w zorzach Jowisza i Saturna, gdzie wcześniejsze prace wykryły fale chóru. „Aplikacja na inne planety byłaby ekscytująca”, powiedziała Kasahara dla Space.com.
Naukowcy szczegółowo opisali swoje odkrycia online dzisiaj (14 lutego) w czasopiśmie Nature.
