Ученые воспроизвели северное сияние в лаборатории
Американские физики провели исследование и воспроизвели в лабораторных условиях механизм ускорения электронов вдоль силовых линий магнитного поля. Исследование было опубликовано в научном журнале
Северные сияния возникают, когда
Земли захватывает электроны из солнечного ветра. Мельчайшие частицы двигаются вдоль силовых линий магнитного поля, проникают в атмосферу у полюсов нашей планеты и выходят в космос. Сталкиваясь с молекулами азота и кислорода, эти частицы создают сине-зеленое свечение.
Физики из Уитон-колледжа использовали Большое плазменное устройство (от англ. Large Plasma Device или LAPD) в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, чтобы сгенерировать поперечные волны (альфвеновские волны) в электрической жидкости, распространяющиеся вдоль силовых линий магнитного поля.
Альфвеновские волны
– это важный механизм переноса энергии и импульса в магнитогидродинамических системах; то есть эти волны могут ускорять частицы.
Эксперимент проводился в цилиндрической вакуумной камере длиной 20 метров и диаметром 1 метр с мощным магнитным полем.
«В камере небольшая популяция электронов была подвергнута резонансному ускорению с помощью электрического поля альфвеновской волны, подобно тому, как серфер ловит волну и ускоряется вместе с ней»,
– сообщают ученые.
Этот процесс известен как затухание Ландау, так как передача энергии от волны к частице ослабляет волну, что предотвращает возникновение нестабильности.
В ходе эксперимента исследователи получили сигнатуру, похожую на сигнатуру для затухания Ландау, что указывает на резонансное ускорение. Затем они сравнили результаты с модельным полярным сиянием и продемонстрировали, что скорость возбуждения электронов соответствует затуханию Ландау в реальных условиях.
Таким образом, ученые экспериментально подтвердили тот факт, что альфвеновские волны могут ускорять
, которые осаждаются в ионосфере и генерируют завораживающее северное сияние.
Фото:
, pixabay.com
