Forskere rapporterer samlet ramme for forskellige nordlys på tværs af planeter

De ærefrygtindgydende nordlys set på Jorden, kendt som nord- og sydlys, har været en kilde til fascination i århundreder. Mellem den 10. og 12. maj 2024 mindede den mest kraftfulde nordlysbegivenhed i 21 år os om den fantastiske skønhed ved disse himmelske lysshows.

For nylig har rumfysikere fra Department of Earth Sciences ved University of Hong Kong (HKU), herunder professor Binzheng Zhang, professor Zhonghua Yao og Dr. Junjie Chen, sammen med deres internationale samarbejdspartnere, udgivet en artikel i Nature Astronomy der udforsker de grundlæggende love, der styrer de forskellige nordlys, der observeres på tværs af planeter, såsom Jorden, Jupiter og Saturn.

Dette arbejde giver ny indsigt i samspillet mellem planetariske magnetfelter og solvind, og opdaterer lærebogens billede af gigantiske planetariske magnetosfærer. Deres resultater kan forbedre vejrudsigten i rummet, vejlede fremtidig planetarisk udforskning og inspirere til yderligere sammenlignende undersøgelser af magnetosfæriske miljøer.

Optrævling af mangfoldigheden af ​​planetariske nordlys

Jorden, Saturn og Jupiter genererer alle deres eget dipol-lignende magnetfelt, hvilket resulterer i en tragt-baldakin-formet magnetisk geometri, der får rummets energiske elektroner til at præcipitere i polære områder og forårsage polære aurorale emissioner.

Alligevel adskiller de tre planeter sig i mange aspekter, herunder deres magnetiske styrke, rotationshastighed, solvindens tilstand, måneaktiviteter osv. Det er uklart, hvordan disse forskellige forhold er relateret til de forskellige nordlysstrukturer, der er blevet observeret på disse planeter i årtier.

Ved hjælp af tredimensionelle magnetohydrodynamiske beregninger, som modellerer den koblede dynamik af elektrisk ledende væsker og elektromagnetiske felter, vurderede forskerholdet den relative betydning af disse forhold i styringen af ​​den vigtigste nordlysmorfologi på en planet.

Ved at kombinere solvindforhold og planetarisk rotation definerede de en ny parameter, der styrer den primære nordlysstruktur, som for første gang godt forklarer de forskellige nordlysstrukturer, der observeres på Jorden, Saturn og Jupiter.

Stjernevindes interaktion med planetariske magnetfelter er en fundamental proces i universet. Forskningen kan anvendes til at forstå rummiljøerne i Uranus, Neptun og endda exoplaneter.

"Vores undersøgelse har afsløret det komplekse samspil mellem solvind og planetarisk rotation, hvilket giver en dybere forståelse af nordlys på tværs af forskellige planeter. Disse resultater vil ikke kun forbedre vores viden om nordlys i vores solsystem, men også potentielt udvide til studiet af nordlys i exoplanetære systemer," sagde professor Binzheng Zhang, hovedforsker og den første forfatter til projektet.

"Vi har erfaret, at nordlyset på Jorden og Jupiter er forskellige siden 1979. Det er en stor overraskelse, at de kan forklares med en samlet ramme," tilføjede professor Denis Grodent, leder af STAR-instituttet ved Universitetet i Liège og med- forfatter til projektet.

Ved at fremme vores grundlæggende forståelse af, hvordan planetariske magnetfelter interagerer med solvinden for at drive nordlysskærme, har denne forskning vigtige praktiske anvendelser til at overvåge, forudsige og udforske de magnetiske miljøer i solsystemet.

Denne undersøgelse repræsenterer også en væsentlig milepæl i forståelsen af ​​nordlysmønstre på tværs af planeter, der uddyber vores viden om forskellige planetariske rummiljøer, hvilket baner vejen for fremtidig forskning i de fascinerende himmelske lysshows, der fortsætter med at fange vores fantasi.