Die Menschen haben Jahrtausende in Ehrfurcht vor der wunderschönen Aurora Borealis am Nachthimmel verbracht. Und obwohl wir uns noch lange nicht sicher waren, was sie verursacht, haben Physiker endlich herausgefunden, wie das Phänomen genau funktioniert.
Laut einem neuen Artikel in der Fachzeitschrift Nature Communications, alles beginnt mit der Sonne. Insbesondere dann, wenn starke Störungen auf der Sonne dann am Erdmagnetfeld zerren. Heftige Störungen, wie massive geomagnetische Stürme, sind keine Seltenheit und die Auswirkungen dieser Ereignisse können sich über die Sonne hinaus auf den Rest unseres Sonnensystems erstrecken. Und für uns hier auf der Erde sehen wir dies normalerweise als Polarlichter.
Diese starken Störungen ziehen das Magnetfeld unseres Planeten an, ähnlich wie ein Gummiband. Wenn das Feld zurückschnappt, gibt es einen Rückstoß, der wellenförmige Wellen verursacht, die Alfvén-Wellen genannt werden, die etwa 80.000 Meilen über dem Boden auftreten. Die Wellen beschleunigen sich, je näher sie der Erde kommen, dank der magnetischen Anziehungskraft des Planeten. Gelegentlich werden Elektronen auf diesen Alfvén-Wellen mitgenommen und erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 45 Millionen Meilen pro Stunde, während sie sich durch den Weltraum bewegen.
George Howes, außerordentlicher Professor für Physik und Astronomie an der University of Iowa, sagte “Es wurde sozusagen theoretisiert, dass dort der Energieaustausch stattfindet. Aber niemand hatte jemals einen definitiven Nachweis erbracht, dass die Alfvén-Wellen diese Elektronen unter den entsprechenden Bedingungen, die Sie im Weltraum über der Aurora haben, tatsächlich beschleunigen.”
Simons Leidenschaft 4 Reisen/Shutterstock.com“Denken Sie ans Surfen,” sagte Jim Schroeder, Assistenz-Physikprofessor am Wheaton College und der Hauptautor des Artikels sagte: “Um zu surfen, musst du auf die richtige Geschwindigkeit paddeln, damit eine Ozeanwelle dich aufnimmt und beschleunigt , und wir fanden heraus, dass Elektronen surften. Wenn sie sich relativ zur Welle mit der richtigen Geschwindigkeit bewegen würden, würden sie aufgenommen und beschleunigt.”
Wenn diese Elektronen schließlich die dünne obere Atmosphäre der Erde erreichen, kollidieren sie mit den Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen. Dies versetzt sie in einen aufgeregten Zustand, aber wenn sie sich beruhigen, setzen sie Licht frei, auch bekannt als Aurora.
Austin Montelius/College of Liberal Arts and Sciences, University of Iowa“Niemand hatte dies zuvor zwischen Elektronen und Alfvén-Wellen gemessen,” sagte Schröder. Die Wissenschaftler waren begeistert, endlich ein Experiment durchführen zu können, das ihre Ahnung von den Alfvén-Wellen, die die Elektronen beschleunigen, richtig testen konnte.
Normalerweise müsste ein solches Experiment in einer Umgebung durchgeführt werden, die 8217;s so nah wie möglich an der Realität; Aus offensichtlichen Gründen ist es Wissenschaftlern jedoch unmöglich, Dinge im Weltraum erneut zu testen, Sonnenereignisse zu kontrollieren oder andere Faktoren in unserem Sonnensystem zu berücksichtigen. Stattdessen verwendeten die Forscher das Large Plasma Device an der Basic Plasma Science Facility an der University of California, Los Angeles, um die Interaktion nachzubilden.
Die Forscher glauben, dass die Ergebnisse wahrscheinlich zu einem breiteren Verständnis von . führen werden wie Teilchen mit Energie versorgt werden und wie sich solche Sonnenereignisse auf die Erde und ihre Umgebung (einschließlich unserer vielen Satelliten) auswirken.
über NPR