liefert schließlich zuverlässige Beweise dafür, dass Polarlichter, wie die berühmte Aurora Borealis, durch starke elektromagnetische Wellen während geomagnetischer Stürme durch ein Phänomen gebildet werden, das als bekannt istAlfven-Wellen. Diese Wellen beschleunigen Elektronen in Richtung Erde, wodurch die Teilchen erzeugt werdendie uns bekannte Lichtshow. Diese Forschung ist nicht nur an sich interessant, sondern endet schließlich eine jahrzehntelange Kampagne, um die physikalischen Mechanismen der Alfven-Wellen experimentell zu demonstrieren. Laut einem der Studienautoren, Greg Howes Assoziierter Professor am Department of Physics and Astronomy in Iowa, „Messungen zeigten, dass diese kleine Elektronenpopulation eine 'Resonanzbeschleunigung' durch die Alfven-Welle erfährtelektrisches Feld
, ähnlich einem Surfer, der eine Welle fängt und kontinuierlich beschleunigt wird, während sich der Surfer mit der Welle bewegt."Vor dieser Studie wurde allgemein angenommen, dass energetisierte Teilchen von der Sonne mit den Magnetfeldlinien der Erde interagieren, um Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle anzuregen. Wenn sich diese angeregten Moleküle "entspannen", setzen sie sichtbares Licht frei, um das bunte und aufregende zu erzeugenvisuelle Darstellungen von Polarlichtern. Obwohl einige Beweise mit gesammelt wurden
weltraumbasierte Messungen, das sind oft mit Einschränkungen
verhindert zufriedenstellende endgültige Ergebnisse.
Auroren faszinieren die Menschen seit Jahrtausenden, aber wir haben jetzt möglicherweise einen endgültigen Beweis für die Ursache.Quelle: Mark Wilson/FlickrElektronen können im Erdmagnetfeld "surfen"Während der Studie konnten die Forscher Daten aus Experimenten mit dem verwenden
"Die Idee, dass diese Wellen die Elektronen anregen können, die die Polarlichter erzeugen, reicht mehr als vier Jahrzehnte zurück, aber dies ist das erste Mal, dass wir definitiv bestätigen konnten, dass es funktioniert", erklärte Craig Kletzing, Professor am Departmentvon Physik und Astronomie in Iowa und Co-Autor der Studie. "Diese Experimente ermöglichen uns die wichtigsten Messungen, die zeigen, dass die Weltraummessungen und die Theorie tatsächlich einen wichtigen Weg erklären, wie die Aurora entsteht."
WerbungDie Idee, dass Elektronen durch etwas namens "surfen" könntenLandau-Dämpfungüber das elektrische Feld einer Welle ist jedoch nichts Neues. Es wurde erstmals 1946 vom russischen Physiker Lev Landau vorgeschlagen – daher der Name.
Neu ist, dass durch numerische Simulationen
und mathematischer Modellierung konnte das Forschungsteam zeigen, dass die Ergebnisse ihres Experiments mit der vorhergesagten Signatur für übereinstimmenLandau-Dämpfung.Dies ist in der Tat sehr aufregend, und die Übereinstimmung der Ergebnisse aus Experimenten, Simulation und Modellierung liefert den ersten direkten Beweis dafür, dass Alfven-Wellen beschleunigte Elektronen erzeugen können – was zur Bildung der führt.
Auroren."Dieses herausfordernde Experiment erforderte eine Messung der sehr kleinen Population von Elektronen, die sich mit fast der gleichen Geschwindigkeit wie die Alfven-Wellen durch die LPD-Kammer bewegten und weniger als eins von Tausend der Elektronen im Plasma ausmachen", erklärt sagt Troy Carter, Professor für Physik an der UCLA und Direktor des UCLA Plasma Science and Technology Institute.Werbung
Sie können die Originalstudie im Journal einsehenNature Communications. Werbung
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