Раскрыта тайна «жемчужного ожерелья» атмосферы

Новые компьютерные модели и спутниковые наблюдения помогли ученым определить процессы, стоящие за образованием полярных сияний особого типа, обрамляющих ночное небо, словно сияющее жемчужное ожерелье.

«Теперь мы точно знаем, что образование «бусин» является частью процесса, предшествующего магнитосферной суббуре», — сказал Василис Ангелопулос, ведущий исследователь миссии THEMIS в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.

Ученые выяснили, что такие полярные сияния вызваны турбулентностью в окружающей Землю плазме — четвертом состоянии материи, — состоящей из газообразных и заряженных частиц с высокой проводимостью.

«Турбулентность в космосе вызывает потоки, которые подсвечивают небо в виде цепочки из отдельных жемчужин», — сказал Евгений Панов, ведущий автор одной из новых статей и научный сотрудник THEMIS из Института космических исследований Австрийской АН.

«Эта космическая турбулентность изначально возникает из-за более легких и подвижных электронов, движущихся с массой частиц в 2000 раз тяжелее, и теоретически может развиться до полномасштабных авроральных суббурь».

Полярные сияния возникают, когда заряженные частицы от Солнца попадают в магнитосферу Земли, где столкновения вызывают свечение атомов и молекул водорода, кислорода и азота. Моделируя околоземную среду, ученые THEMIS смогли показать детали того, как формируются «бусины» полярного сияния.

Когда потоки плазмы, извергнутые Солнцем, проходят мимо Земли, их взаимодействие с магнитным полем нашей планеты создает плавучие пузыри плазмы. Подобно лавовой лампе, дисбаланс плавучести между пузырьками и более тяжелой плазмой в магнитосфере создает плазменные штрихи, которые тянутся вниз к Земле и создают четкую структуру в форме бусин в полярном сиянии.

Исследование опубликовано в журналах Geophysical Research Letters и Journal of Geophysical Research: Space Physics.