Badania ujawniają przyczynę powstawania rozproszonych zorzy zdominowanych przez fale chóralne

Niedawno zespół badawczy kierowany przez profesora Lu Quanminga i profesora Gao Xinlianga ze Szkoły Nauk o Ziemi i Kosmosie oraz Laboratorium Badań Głębokiego Przestrzeni Kosmicznej Chińskiego Uniwersytetu Naukowo-Technologicznego (USTC) ujawnił przyczynę rozproszonej zorzy polarnej. Formacja zdominowana przez fale chóralne w wewnętrznej magnetosferze Ziemi.

Ich odkrycia zatytułowano „Dlaczego fale refrenowe są dominującym czynnikiem powodującym rozproszone opady zorzy polarnej”. opublikowany W magazynie Biuletyn Naukowy.

Rozproszone zorze odgrywają kluczową rolę w aktywacji jonosfery polarnej i stanowią silny mechanizm sprzężenia między ziemską magnetosferą a jonosferą. Powstają w wyniku zderzeń elektronów z cząsteczkami atmosfery, po tym jak fale plazmy w magnetosferze rozpraszają elektrony w stożku strat poprzez rozpraszanie rezonansowe, powodując ich osadzanie się w atmosferze.

Ponadto fale chórowe w trybie gwizdka i fale cyklotronu harmonicznych elektromagnetycznych (ECH) to dwa najważniejsze mody fal odpowiedzialne za wyzwalanie tworzenia rozproszonej poświaty. Chociaż teoretycznie oczekuje się, że oba rodzaje fal będą miały równy udział, dane obserwacyjne pokazują, że fale chórowe wpływają głównie na powstawanie fal, co stanowi wyzwanie naukowe, którym należy pilnie się zająć.

Wspólne obserwacje przeprowadzone za pomocą satelity Van Allen Probe A i DMSP w Stanach Zjednoczonych wykazały, że fale chorus i fale ECH mają podobną siłę amplitudy i mogą niezależnie powodować wytrącanie elektronów w obszarach polarnych. Co ważniejsze, odkryto dawno zaniedbywane zjawisko obserwacyjne: istnieje znacząca ujemna korelacja pomiędzy amplitudami dwóch fal plazmowych, co wskazuje, że amplituda fal ECH jest silnie tłumiona przez fale chóru.

Statystyki satelitarne pokazują również, że tłumiący wpływ fal chórowych na fale ECH jest szeroko rozpowszechniony na całym świecie. Korzystając z metod obliczeniowej symulacji cząstek i danych z japońskiego satelity Arase, potwierdzono, że fale chorus mogą skutecznie tłumić fale ECH poprzez szybką zmianę rozkładu elektronów.

Wyniki tych badań wskazują, że chociaż zarówno fale chórowe, jak i fale ECH mogą powodować rozproszone zorze polarne, fale chórowe ostatecznie stają się głównym czynnikiem przyczyniającym się do powstawania rozproszonych zórz polarnych ze względu na ich tłumiący wpływ na fale ECH. Dominacja fal chórowych jest nieuniknionym wynikiem interakcji pomiędzy tymi dwoma modami fal. Oczekuje się, że te nowe odkrycia pogłębią naszą wszechstronną wiedzę na temat zjawisk zórz polarnych szeroko rozpowszechnionych na Ziemi i innych planetach.