Jak powstaje zorza? Naukowcy są o krok bliżej do rozwiązania zagadki

astronomia

Zorza polarna, choć bez wątpienia niezwykle efektowna, to nadal pozostaje dość tajemniczym zjawiskiem. Zespół naukowców pod kierownictwem fizyka Jima Schroedera postanowił jednak zmienić ten stan rzeczy.

Zorza powstaje za sprawą cząsteczek emitowanych przez burze słoneczne, które ulegają przyspieszeniu wzdłuż linii ziemskiego pola magnetycznego, by następnie opaść w obrębie górnych warstw atmosfery. Tam dochodzi do interakcji z cząsteczkami w atmosferze, co prowadzi do powstawania smug światła, które możemy zobaczyć z powierzchni Ziemi. Dokładne ustalenia w tej sprawie zostały opublikowane na łamach Nature Communications.

Czytaj też: Dziwny kształt na niebie przypominający zorzę. STEVE zastanawia naukowców

Okazuje się, że naukowcy zademonstrowali i potwierdzili występowanie mechanizmu, dzięki któremu następuje przyspieszenie cząstek. Dzięki eksperymentom prowadzonym w warunkach laboratoryjnych, ich autorzy potwierdzili, iż silne fale elektromagnetyczne znane jako fale Alfvena prowadzą do przyspieszania elektronów wzdłuż linii pola magnetycznego. Co ciekawe, o istnieniu fal Alfvena wiemy od dawna. Zostały one po raz pierwszy opisane w 1942 roku i wiadomo, że są ważnym elementem mechanizmu odpowiedzialnego za przyspieszanie cząstek.

Zorza polarna to niesamowicie efektowne, ale jednocześnie tajemnicze zjawisko

Zespół badawczy pod kierownictwem Jima Schroedera wykorzystał Large Plasma Device (LAPD), aby przyjrzeć się bliżej temu zjawisku. Urządzenie to ma formę cylindrycznej komory próżniowej o długości 20 metrów i średnicy 1 metra – cechuje się też generowaniem silnego pola magnetycznego. Naukowcy wygenerowali fale Alfvena i zmierzyli prędkości elektronów w warunkach odpowiadających tym, które mają miejsce przy powstawaniu zorzy.

Czytaj też: Ogniwa słoneczne, które przepuszczają światło. Jak można je wykorzystać?

W ten sposób badacze znaleźli dowody potwierdzające występowanie tzw. zjawiska Landaua, polegającego na tłumieniu fal za sprawą transferu energii. To z kolei zapobiega pojawianiu się niestabilności. Porównując uzyskane wyniki z zorzą powstałą za sprawą modeli, zespół badawczy był w stanie wykazać, że tempo napędzania elektronów było zgodne ze zjawiskiem Landaua występującym w rzeczywistości.