Раскрыт пусковой механизм взрывных полярных сияний
Самым зрелищным фазам полярных сияний предшествуют предвестники в радио- и оптическом диапазоне. Ученые впервые проследили связь между ними.
Это явление, известное как «магнитосферная суббуря», озаряет ночное небо всполохами зеленого и пурпурного света. Практически всегда его предваряет появление так называемых «авроральных бусин» — похожих на нить жемчуга волн из множества светящихся точек, которые в конечном итоге и перерастают в настоящую магнитную бурю.
«Полярные сияния возникают, когда заряженные частицы из космоса сталкиваются с атомами и молекулами в нашей атмосфере. Частицы, испускаемые Солнцем, летят через Солнечную систему, неся с собой магнитное поле светила. Этот солнечный ветер и служит источником энергии для полярных сияний, — объясняет физик Дэниел Уайтер из Саутгемптонского университета. — Авроральные суббури вызваны накоплением и последующим высвобождением магнитной энергии, запасенной в магнитосфере Земли в результате взаимодействия с солнечным ветром. Однако что именно служит спусковым крючком для этой эффектной разрядки, до конца не ясно».
Международная команда исследователей проанализировала данные наземных обсерваторий, спутников съемки и радиоантенн на борту космических аппаратов, включая зонд НАСА Polar, японский Arase и наземные камеры в Лапландии, управляемые Финским метеорологическим институтом.
Особое внимание ученые уделили авроральному километровому радиоизлучению (АКР) — естественным радиоволнам, которые генерируются в околоземном пространстве непосредственно над сиянием. Результаты исследования опубликованы журнале Nature Communications.
Оказалось, прямо перед началом суббури в АКР наблюдается четкий сигнал, практически совпадающий по времени с появлением авроральных бусин. Эта вспышка радиоволн резко усиливается в момент начала суббури.
Авторы считают, что эти оптические и радиопредвестники имеют общую природу — вероятно, они вызваны дисперсионными альвеновскими волнами в магнитосфере Земли.
«Дрейфующие по частоте линии в спектре АКР служат прямым свидетельством формирования мелкомасштабных областей электрического потенциала вдоль силовых линий магнитного поля, связанных с авроральными бусинами. Их периодичность и скорость распространения в разных наборах данных поразительно похожи. В совокупности эти результаты стали новыми доказательствами, объясняющими природу авроральных бусин и механизм запуска суббури», — подытожил ведущий автор исследования Сиюань У из Саутгемптонского университета.
Авторы полагают, что этот механизм может быть универсальным и проявляться не только в полярных сияниях Земли, но и в магнитосферах других планет Солнечной системы, таких как Сатурн и Юпитер. Они надеются, что их работа ляжет в основу будущих исследований, которые позволят лучше разобраться, что же именно запускает авроральные суббури.
