Исследование, проведённое в Саутгемптонском университете, позволило по-новому взглянуть на загадку того, что вызывает периоды очень интенсивной и яркой активности во время северного и южного сияния

Это впечатляющее явление, известное как «магнитосферная суббуря», окрашивает ночное небо в зелёный и фиолетовый цвета. Ему почти всегда предшествует то, что учёные называют «авроральными бусинами» — похожая на ожерелье волна из множества светящихся точек, которая в конечном счёте перерастает в бурю.

Ученые из Саутгемптона доказали, что существует связь между этими полярными сияниями и интенсивностью низкочастотных радиоволн над полярным сиянием в магнитосфере Земли — обширной области вокруг нашей планеты, где преобладает магнитное поле.

Как возникают полярные сияния и суббури

«Северное и южное полярные сияния возникают из-за столкновения заряженных частиц из космоса с атомами и молекулами в нашей атмосфере, — объясняет физик доктор Дэниел Уайтэр из Саутгемптонского университета. — Частицы, выброшенные Солнцем, распространяются по Солнечной системе, неся с собой магнитное поле Солнца, и этот солнечный ветер является источником энергии для полярных сияний».

«Полярные суббури возникают в результате накопления, а затем высвобождения магнитной энергии, которая накапливается в магнитосфере Земли во время её взаимодействия с потоком солнечного ветра. Однако до конца неясно, что именно заставляет эту энергию внезапно высвобождаться столь впечатляющим образом».

Международная группа исследователей под руководством физиков из Саутгемптона изучила данные, полученные с наземных обсерваторий, спутников с камерами и радиоантеннами на борту космических аппаратов, в том числе с космического аппарата НАСА «Полар», японского космического аппарата «Арасе» и камер, установленных в Лапландии Финским метеорологическим институтом.

В частности, команда сосредоточилась на изучении аврорального километрового излучения (АКИ) — естественного радиоизлучения, возникающего в околоземном пространстве непосредственно над полярным сиянием.

Ученые обнаружили, что перед началом суббури в активности АКИ появляется отчетливый сигнал, который совпадает по времени с появлением видимых бусин полярного сияния. В начале суббури интенсивность радиоволнового излучения резко возрастает.

Новые данные, полученные из радиоизлучения

Впервые исследованный радиосигнал даёт важную информацию о физических процессах, происходящих до и во время начала суббури и проявляющихся как в видимом полярном сиянии, так и в невидимом радиоизлучении.

Ведущий автор исследования, научный сотрудник с докторской степенью Сиюань Ву из Саутгемптонского университета, утверждает: «Тонкие структуры с частотным дрейфом, наблюдаемые в АКИ, являются прямым доказательством формирования мелкомасштабных структур электрического потенциала вдоль силовых линий магнитного поля, связанных с полярными сияниями. Их периодичность и скорость распространения демонстрируют удивительную согласованность в различных наборах данных».

«В совокупности эти результаты предоставляют новые данные о формировании полярных сияний и процессе запуска суббурь».

По мнению учёных, это может быть универсальным механизмом, проявляющимся не только в северном и южном сиянии на Земле, но и в магнитосфере некоторых других планет нашей Солнечной системы, таких как Сатурн и Юпитер. Они надеются, что их исследование поможет лучше понять, что вызывает суббури в полярных сияниях.

На изображении:

Бусины полярного сияния, снятые с Международной космической станции. Фото: НАСА