Forskning afslører årsagen til diffus auroradannelse domineret af korbølger

For nylig har et forskerhold ledet af professor Lu Quanming og prof. Gao Xinliang fra School of Earth and Space Sciences og Deep Space Exploration Laboratory ved University of Science and Technology of China (USTC) afsløret den underliggende årsag til diffus nordlys formation domineret af korbølger i Jordens indre magnetosfære.

Deres resultater, med titlen "Why chorus waves are the dominant driver for diffus auroral precipitation," er offentliggjort i tidsskriftet Science Bulletin .

Diffuse nordlys spiller en afgørende rolle i at aktivere den polære ionosfære og repræsenterer en stærk koblingsmekanisme mellem Jordens magnetosfære og ionosfære. De opstår fra kollisionen af ​​elektroner med atmosfæriske molekyler efter plasmabølger i magnetosfæren spreder elektronerne ind i tabskeglen gennem resonansspredning, hvilket får dem til at præcipitere i atmosfæren.

Derudover betragtes whistler-mode korbølger og elektromagnetiske elektroncyklotron harmoniske (ECH) bølger som de to vigtigste bølgetilstande, der er ansvarlige for at inducere diffus auroradannelse. Mens begge bølgetyper teoretisk forventes at bidrage lige meget, afslører observationsdata, at korbølger overvejende påvirker dannelsen, hvilket udgør en videnskabelig udfordring, som det haster med at løse.

Fælles observationer fra Van Allen Probe A-satellitten og DMSP-satellitter i USA har fundet ud af, at korbølger og ECH-bølger har sammenlignelige amplitudestyrker og uafhængigt kan forårsage elektronudfældning i de polære områder. Endnu vigtigere, et længe forsømt observationsfænomen blev afsløret:der er en signifikant negativ korrelation mellem amplituderne af de to plasmabølger, hvilket indikerer, at amplituden af ​​ECH-bølger er stærkt undertrykt af korbølger.

Satellitstatistikker viser yderligere, at den undertrykkende effekt af korbølger på ECH-bølger er udbredt globalt. Ved at bruge computerpartikelsimuleringsmetoder og data fra Japans Arase-satellit blev det bekræftet, at korbølger effektivt kan hæmme ECH-bølger ved hurtigt at omforme elektronfordelinger.

Disse forskningsresultater indikerer, at selvom både korbølger og ECH-bølger kan forårsage diffuse nordlys, bliver korbølger i sidste ende de primære bidragydere til diffus nordlysdannelse på grund af deres undertrykkende effekt på ECH-bølger. Dominansen af ​​korbølger er en uundgåelig konsekvens af interaktionen mellem disse to bølgetilstande. Disse nye opdagelser forventes at fremme vores omfattende forståelse af diffuse nordlysfænomener på Jorden og andre planeter.

Flere oplysninger: Xinliang Gao et al., Hvorfor korbølger er den dominerende drivkraft for diffus nordlysnedbør, Science Bulletin (2023). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.009

Leveret af University of Science and Technology of China