Tiedemiehet tietävät nyt varmasti, mikä aiheuttaa revontulia
Ihmiset ovat viettäneet vuosituhansia hämmästyneenä kauniita revontulia yötaivaalla. Ja vaikka olemme olleet epävarmoja siitä, mikä aiheuttaa ne jo jonkin aikaa, fyysikot ovat vihdoin selvittäneet tarkalleen kuinka ilmiö toimii.
Nature Communications -lehdessä julkaistun uuden artikkelin mukaan kaikki alkaa auringosta. Tarkemmin sanottuna, kun voimakkaat häiriöt auringossa tunkeutuvat Maan magneettikenttään. Väkivaltaiset häiriöt, kuten massiiviset geomagneettiset myrskyt, eivät ole harvinaisia, ja näiden tapahtumien vaikutukset voivat ulottua auringon ulkopuolelle koko aurinkokuntamme muualle. Ja meille täällä maan päällä näemme tämän yleensä ilmentyvän auroroina.
Nuo voimakkaat häiriöt vetävät planeettamme magneettikenttää, kuten kuminauha. Kun kenttä napsahtaa taaksepäin, tapahtuu rekyyli, joka aiheuttaa aaltoilevia väreitä, joita kutsutaan Alfvén-aaltoiksi, joita esiintyy noin 80 000 mailia maanpinnan yläpuolella. Aallot kiihtyvät mitä lähemmäs maata ne tulevat planeetan magneettisen vetovoiman ansiosta. Toisinaan elektronit nousevat näille Alfvén-aaltoille, jotka saavuttavat jopa 45 miljoonan mailia tunnissa liikkuessaan avaruuden halki.
George Howes, Iowan yliopiston fysiikan ja tähtitieteen apulaisprofessori, sanoi: "Oli tavallaan teoriassa, että energianvaihto tapahtuu siellä. Mutta kukaan ei ollut koskaan esittänyt lopullista näyttöä siitä, että Alfvén-aallot todella kiihdyttäisivät näitä elektroneja sopivissa olosuhteissa, jotka sinulla on avaruudessa revontulien yläpuolella."
Simon’s Passion 4 Travel/Shutterstock.com
"Ajattele surffausta", sanoi Jim Schroeder, Wheaton Collegen fysiikan apulaisprofessori ja artikkelin pääkirjoittaja. "Jotta surffata, sinun on melottava oikeaan vauhtiin, jotta valtameren aalto poimii sinut ja kiihdyttää sinua, ja huomasimme, että elektronit surffaisivat. Jos ne liikkuisivat oikealla nopeudella aaltoon nähden, ne noussivat ja kiihtyisivät."
Kun nämä elektronit lopulta saavuttavat Maan ohuen yläilmakehän, ne törmäävät happi- ja typpimolekyylien kanssa. Tämä saa heidät innostuneeseen tilaan, mutta rauhoittuessaan he vapauttavat valoa – eli revontulia.
Austin Montelius / College of Liberal Arts and Sciences, Iowan yliopisto
"Kukaan ei itse asiassa ollut koskaan aiemmin mitannut tätä elektronien ja Alfvén-aaltojen välillä", sanoi Schroeder. Tiedemiehet olivat innoissaan voidessaan vihdoin suorittaa kokeen, joka pystyi testaamaan kunnolla heidän aavistustaan Alfvén-aalloista, jotka nopeuttavat elektroneja.
Normaalisti tällainen koe olisi suoritettava ympäristössä, joka on mahdollisimman lähellä todellista asiaa; Ilmeisistä syistä tiedemiesten on kuitenkin mahdotonta testata asioita uudelleen avaruudessa, hallita auringon tapahtumia tai ottaa huomioon muita aurinkokuntamme tekijöitä. Sen sijaan tutkijat käyttivät Large Plasma Device -laitetta Basic Plasma Science Facilityssä, joka sijaitsee Kalifornian yliopistossa Los Angelesissa vuorovaikutuksen luomiseksi uudelleen.
Tutkijat uskovat, että havainnot luovat todennäköisesti laajemman ymmärryksen hiukkasten energisoinnista ja siitä, kuinka tällaiset aurinkotapahtumat vaikuttavat Maahan ja sitä ympäröivään alueeseen (mukaan lukien monet satelliitit).
NPR :n kautta