Эксперименты в лаборатории согласуются с расчётами, связывающими возникновение полярных сияний с ускорением электронов волнами Альвена в плазме.
Поток заряженных частиц из космоса, проникая в земную атмосферу, сталкивается с ионами кислорода и азота. В результате взаимодействия возникают красные и зеленые сполохи полярных сияний. Считается, что волны, образующиеся в разреженной плазме под влиянием магнитного поля планеты, направляют движение частиц.
Электромагнитные волны вызывают колебания заряженной плазмы, формируя магнитогидродинамические явления. волны АльвенаСловно серферы, электроны, усевшись на магнитное поле, мчатся к Земле — или иной планете. Полярные сияния есть и в других мирах, например. на СатурнеТеперь данный механизм представили в ходе точного лабораторного эксперимента. статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Профессор Джеймс Шредер из Колледжа Уитон и его коллеги создали «большое плазматическое устройство» (LAPD) — трубу длиной более 16 метров и диаметром около метра, заполненную разреженным плазмой. Антенна, установленная в одном конце трубы, генерировала электромагнитные волны, запускавшие Альвеновские волны в плазме.
Авторы наблюдения за полетом электронов с помощью LAPD подтвердили, что те увлекаются в движение волнами. Ускорение происходит именно так, как предсказывалось при расчётах для полярных сияний. «Эксперименты, теория и компьютерные симуляции теперь демонстрируют ясную причинно-следственную связь между Альвеновскими волнами и ускорением электронов, что напрямую ведёт к возникновению полярных сияний», — резюмируют учёные.