Pulserende nordlysmysterier afdækket med hjælp fra NASAs THEMIS-mission

Nogle gange på en mørk nat nær polerne, himlen pulserer et diffust skær af grønt, lilla og rød. I modsætning til de lange, glitrende slør af typiske nordlysskærme, disse pulserende nordlys er meget svagere og mindre almindelige. Mens videnskabsmænd længe har vidst, at nordlys er forbundet med solaktivitet, den præcise mekanisme for pulserende nordlys var ukendt. Nu, ny forskning, ved hjælp af data fra NASAs tidshistorie over hændelser og makroskala-interaktioner under substorms-eller THEMIS-mission og Japans udforskning af energitilførsel og stråling i georum - forkortet til ERG, eller også kendt som Arase-satellit, har endelig fanget det manglende led, der er ansvarlig for disse nordlys. Svaret ligger i kvidrende bølger, der rytmisk pulserer de partikler, der skaber nordlyset.

Jordens magnetiske boble - magnetosfæren - beskytter planeten mod højenergistråling, der kommer fra Solen og det interstellare rum, men under særligt stærke solarrangementer, partikler kan slippe igennem. En gang indenfor, partiklerne og den energi, de bærer, lagres på magnetosfærens natside, indtil en begivenhed, kendt som en understorm, frigiver energien. Elektronerne sendes derefter susende ned i Jordens øvre atmosfære, hvor de kolliderer med de andre partikler og producerer den karakteristiske glød.

Pulserende nordlys, imidlertid, har en lidt anden årsag. Magnetosfæren er hjemsted for en type plasmabølge kendt som whistler mode chorus. Disse bølger har karakteristiske stigende toner – der minder om lyden af ​​kvidrende fugle – og er i stand til effektivt at forstyrre elektronerne. Når disse bølger viser sig i magnetosfæren, nogle af de elektroner, der spredes af bølgen, løber ned i Jordens atmosfære, forårsager de pulserende nordlys.

Mens forskere længe har troet, at denne mekanisme er ansvarlig for pulserende nordlys, de havde ingen endelige beviser indtil nu. Flerpunktsobservationerne fra ERG-satellitten og jordbaserede all-sky-kameraer fra THEMIS-missionen gjorde det muligt for videnskabsmænd at udpege årsag og virkning, at se begivenheden fra start til slut. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Natur .

Forskning udført med NASAs jordbaserede kamera og Japans rumfartøj i det nære Jord-laboratorium har anvendelser længere væk. Korbølger er blevet observeret omkring andre planeter i solsystemet, inklusive Jupiter og Saturn. Sandsynligvis, de processer, der observeres omkring Jorden, kan hjælpe med at forklare nordlysets træk på disse gasgiganter såvel som på planeter omkring andre stjerner. Resultaterne hjælper også videnskabsmænd med bedre at forstå, hvordan plasmabølger kan påvirke elektroner - noget, der forekommer i processer på tværs af universet.