Дождь из электронов, отражающихся от магнитосферы Земли, больше известный как северное сияние, впервые напрямую наблюдался международной командой ученых. И хотя исследователи уже давно догадывались о причинах этого явления, никто до сегодняшнего дня не наблюдал напрямую механизм, лежащий в его основе.
Северное сияние представляет собой фантастическое зрелище и по праву считается одним из величайших чудес природы. Среди известных разновидностей полярных сияний пульсирующие полярные сияния, наблюдаемые на рассвете, являются одними из наиболее распространенных, однако физические механизмы, вызывающие эти пульсации, до сих пор никогда не были подтверждены наблюдениями.
Благодаря новому японскому спутнику под названием Exploration of Energization and Radiation in Geospace (ERG), оснащенному современными научными инструментами, исследователи смогли выяснить, что этот феномен вызывается взаимодействием между электронами и волнами в плазме, которое с трудом поддается регистрации. Это взаимодействие имеет место в магнитосфере Земли, области вокруг нашей планеты, пронизанной магнитным полем, в которой поведение заряженных частиц обычно определяется магнитным полем планеты.
«Суббури, связанные с полярными сияниями, вызывают глобальное изменение конфигурации в магнитосфере, в результате чего выделяется запасенная энергия солнечного ветра, - пишет главный автор новой работы Сатоши Касахара (Satoshi Kasahara) из Токийского университета, Япония. – Они характеризуются увеличением яркости полярных сияний от наступления сумерек к полуночи, после чего происходят интенсивные смещения различимых в небе дуг полярного сияния, которые в конечном счете разрываются - и вновь появляются, уже как пульсирующие полярные сияния, на восходе».
Это глобальное изменение конфигурации часто приводит к тому, что особый тип волн в плазме, называемый «хоровыми волнами» (chorus waves), направляет потоки электронов в верхние слои атмосферы. В своей работе команда Касахары впервые напрямую наблюдала рассеяние потоков электронов хоровыми волнами, после которого частицы оседают в атмосфере Земли. Этот поток осаждающихся электронов оказался достаточно мощным, чтобы генерировать пульсирующие полярные сияния, говорит Касахара.