Människor har tillbringat årtusenden i vördnad för den vackra aurora borealis på natthimlen. Och medan vi var osäkra på vad som orsakar dem under en tid har fysiker äntligen räknat ut exakt hur fenomenet fungerar.
Enligt en ny artikel publicerad i vetenskaplig tidskrift Nature Communications , allt börjar med solen. Specifikt när starka störningar på solen sedan ryckas på jordens magnetfält. Våldsamma störningar, som massiva geomagnetiska stormar, är inte ovanliga och följderna av dessa händelser kan sträcka sig bortom solen i resten av vårt solsystem. Och för oss här på jorden ser vi detta vanligtvis som auroror.
De starka störningarna drar på planetens magnetfält, liknar ett gummiband. När fältet snäpper tillbaka finns det en rekyl som orsakar böljande krusningar som kallas Alfvén-vågor som förekommer ungefär 80000 mil över marken. Vågorna accelererar ju närmare de kommer till jorden tack vare planetens magnetiska drag. Ibland kommer elektroner att lyfta på dessa Alfvén-vågor och nå hastigheter så snabbt som 45 miljoner mil i timmen när de rör sig genom rymden.
George Howes, docent i fysik och astronomi vid University of Iowa, sa & # 8220; Det teoretiserades att det är där energiutbytet sker. Men ingen hade någonsin kommit med en definitiv demonstration att Alfvén-vågorna faktiskt accelererar dessa elektroner under lämpliga förhållanden som du har i rymden ovanför norrskenet. & # 8221;
Simon's passion 4 Travel/Shutterstock.com & # 8220; Tänk på att surfa, & # 8221; sa Jim Schroeder, biträdande fysikprofessor vid Wheaton College och artikelns ledande författare uppgav, & ldquo; För att surfa måste du paddla upp till rätt hastighet för att en havsvåg ska plocka upp dig och påskynda dig , och vi upptäckte att elektroner surfa. Om de rörde sig med rätt hastighet i förhållande till vågen skulle de plockas upp och accelereras. & # 8221;
När dessa elektroner så småningom når jordens tunna övre atmosfär kolliderar de sedan med syre- och kväve-molekylerna. Detta skickar dem i ett upphetsat tillstånd, men när de lugnar sig släpper de ljus & # 8212; aka en norrsken.
Austin Montelius/College of Liberal Arts and Sciences, University of Iowa & # 8220; Ingen hade någonsin mätt detta tidigare mellan elektroner och Alfvén-vågor, & # 8221; sa Schroeder. Forskare var glada över att äntligen kunna genomföra ett experiment som korrekt kunde testa deras aning om Alfvén-vågorna som påskyndade elektronerna.
Normalt måste ett sådant experiment genomföras i en miljö som & # 8217; s så nära den verkliga saken som möjligt; Av uppenbara skäl är det dock omöjligt för forskare att testa saker igen i rymden, att kontrollera solhändelser eller att redogöra för andra faktorer i vårt solsystem. Istället använde forskare Large Plasma Device vid Basic Plasma Science Facility, som ligger vid University of California, Los Angeles för att återskapa interaktionen.
Forskarna tror att resultaten sannolikt kommer att skapa en bredare förståelse för hur partiklar aktiveras och hur sådana solhändelser påverkar jorden och området runt den (inklusive våra många satelliter).
via NPR