Почему в небе появляются полярные дуги: исследование НАСА связало их с процессами в магнитосфере Земли

Свечение в небе заинтересовало исследователей НАСА, которые сопоставили данные сразу из нескольких источников и нашли возможный ключ к его происхождению.

Специалисты НАСА представили результаты исследования, посвященного полярным дугам. Это особая форма полярного сияния, которая отличается внешним видом и механизмом возникновения. Чтобы разобраться в природе явления, ученые обратились к архивным наблюдениям и данным, полученным одновременно с Земли и из космоса.

Полярное сияние в целом формируется из-за взаимодействия атмосферы Земли с потоками заряженных частиц, поступающих из космического пространства. Когда эти частицы достигают верхних слоев атмосферы и сталкиваются с атомами газов, возникает свечение, которое можно наблюдать в высоких широтах.

Полярные дуги считаются одной из наиболее характерных форм этого процесса. С поверхности планеты они выглядят как длинные светящиеся полосы, протянувшиеся по небу. При наблюдении с орбиты такие структуры фиксируются в виде узкой линии или изогнутой дуги зеленого оттенка, проходящей вдоль границы атмосферы.

Как показал анализ, основную роль в формировании дуг играют электроны с высокой энергией. Двигаясь вдоль линий магнитного поля Земли, они ускоряются электрическими полями и направляются в атмосферу, где и возникает свечение. Долгое время оставалось неясно, что именно служит источником этих электрических полей.

Исследователи пришли к выводу, что ключевым фактором могут быть альвеновские волны. Это разновидность плазменных волн, которые распространяются вдоль магнитных линий и способны переносить энергию на значительные расстояния. Такие волны создают условия для ускорения электронов, необходимых для образования полярных дуг.

Выводы основаны на наблюдениях, проведенных в апреле 2015 года. Тогда одно и то же событие удалось зафиксировать сразу тремя независимыми системами. Сопоставление информации из разных источников позволило ученым проследить связь между процессами в магнитосфере и появлением светящихся структур в атмосфере. Полученные результаты помогают лучше понять, какие условия в околоземном пространстве приводят к формированию полярных дуг и как именно передается энергия от космоса к верхним слоям атмосферы Земли.

Источник: Science