Ученые ответили на вопрос, как возникает полярное сияние?

Что вызывает полярные сияния? Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Земли! А как именно это взаимодействие их вызывает? До недавнего времени ученые не знали ответа на данный вопрос. Но недавно все стало ясно — эти прекрасные явления природы вызывает процесс пересоединения магнитных линий, из-за которого потоки плазмы устремляются к Земле.

Фото:

Следует заметить, что ученые давно уже знали, что именно вызывает возмущения магнитосферы Земли, а также те явление, что связаны с такими изменениями "космической погоды" — например, полярные сияния. Во всем этом виноват солнечный ветер — поток плазмы, который время от времени наше светило выбрасывает в окружающее пространство. Особенно бурными бывают выбросы во время так называемых солнечных бурь — они провоцируют столь мощные плазменные залпы, что при достижении ими района Земли от них начинает ходить ходуном и ионосфера, и магнитосфера, и атмосфера нашей планеты (а также кровяное давление многих метеочувствительных живых существ).

Но вот каким образом этот самый солнечный ветер воздействует на атмосферу, до сих пор было не совсем понятно. Дело в том, что наблюдения такого рода были весьма сложны — обычно в районе непосредственного воздействия плазмы на магнитное поле Земли оказывался только один аппарат-наблюдатель. Ну, а ему не удавалось уследить за всем из-за непрерывного движения частиц с разных сторон. Поэтому-то картина все время получалась неполной.

Однако недавно ученые наконец-то смогли полностью во всех деталях описать процесс взаимодействия потоков космической плазмы с земной магнитосферой. Это удалось осуществить группе исследователей из США и Японии под руководством Вассилисом Ангелопулосом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США). Астрофизики, использовав многолетние наборы данных от космических аппаратов THEMIS, ARTEMIS и спутников Японского космического агентства, сумели даже замерить общее количество энергии, питающее "космическую погоду" в окрестностях Земли.

Читайте также: Полярные сияния вызывают… волны

По словам самого профессора Ангелопулоса: "Судя по всему, это сравнимо с электрогенерацией всех земных электростанций. Процесс продолжался более 30 минут, и количество высвобожденной энергии было эквивалентно землетрясению в 7,1 балла по шкале Рихтера". Ученый также отметил, что полностью пронаблюдать весь процесс и определить количество энергии получилось потому, что в этот раз данные поступили от целой группы спутников. Каждый из них предоставил один фрагмент, из которых после астрофизики смогли сложить целую картину.

Итак, по версии группы Ангелопулоса, основным механизмом высвобождения энергии названо пересоединение линий магнитного поля Земли. Напомню, что пересоединением называется процесс, при котором линии магнитного поля из разных магнитных доменов сходятся вместе и быстро перестраиваются. Если говорить о пересоединении, происходящем в магнитосфере нашего светила, то, кстати, именно из-за него мы временами и подвергаемся "набегам" солнечного ветра — такое магнитное перезамыкание силовых линий энергия магнитного поля нагревает ближайшие области атмосферы Солнца и разгоняет заряженные частицы до высокой скорости.

Однако вернемся на Землю — по мнению ученых, энергия частиц солнечного ветра при взаимодействии с магнитными линиями нашей планеты постепенно перемещает их. В итоге "хвост" нашего магнитного поля, находящийся с той стороны нашей планеты, что противоположна Солнцу, начинает сжиматься двумя "фронтами" этих частиц. Когда же линии смещаются настолько, что две из них, что ранее были разомкнуты, смыкаются, то энергия магнитного поля предается частицам в точке присоединения. Это превращает их в ускоренную плазму, которая может получить то или иное направление движения, однако в основном она все же устремляется по направлению к Земле.

Ну, а вот этот процесс уже вызывает активность в радиационных поясах планеты, а также в районах, что близки к магнитным полюсам. Ее-то мы и наблюдаем в виде полярных сияний и прочих интересных небесных явлений. "Наконец-то мы нашли то, что питает северные сияния и радиационные пояса Земли. Мы можем отслеживать всю эту энергию, видя, когда и где она конвертируется в другие виды энергии" — не скрывает своего восторга руководитель исследования Вассилис Ангелопулос. И добавляет при этом, что данное открытие позволяет значительно улучшить предсказания рассеивания этой энергии после пересоединения линий магнитного поля — то есть точность прогнозов космической погоды станет намного выше.

Читайте также: Сделан шаг к обузданию "магнитных бурь"

Коллеги ученого отмечают, что теперь, после того, как методика отработана, можно попробовать оценить параметры взаимодействия солнечного ветра и магнитного поля и в других планетных системах, поскольку энергия пересоединения напрямую зависит от мощности магнитосферы. И тогда ученые смогут разгадать загадку полярных сияний на Юпитере, которые, как мы помним, значительно превосходят земные или любые другие в Солнечной системе…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"