Пульсирующие полярные сияния связали со вторичными электронами

Вторичные электроны низкой энергии, приводимые в движение возмущениями магнитосферы Земли, являются причиной возникновения пульсирующих полярных сияний. К такому выводу пришли исследователи Центра космических полетов имени Годдарда NASA. Их исследование опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research, а его краткое содержание приводится в пресс-релизе NASA. Появление пульсирующих сияний не всегда связано с попаданием в магнитосферу солнечного вещества.

В своем исследовании ученые использовали данные о пульсирующем полярном сиянии, возникшем над Покер-Флэт на Аляске 3 января 2012 года. Данные об этом событии были одновременно получены двумя спутниками и несколькими наземными станциями с камерами кругового обзора. Исследователи изучали данные об измерении количества и энергии электронов, летящих к поверхности Земли с внутренней стороны магнитосферы планеты. В итоге ученые пришли к нескольким выводам.

Во-первых, пульсации полярных сияний вызываются резким снижением количества электронов низкой энергии. Как отмечает NASA, прежде считалось, что количество электронов низкой энергии не влияет на форму и структуру сияний. Пульсирующие полярные сияния проявляются в виде вспышек или быстро меняющих свое положение полос с изменяющейся яркостью. Активные полярные сияния, напротив, более равномерны и долговременны.

Во-вторых, причиной возникновения пульсирующих полярных сияний являются вторичные электроны низкой энергии, приводимые в движение сложными возмущениями в магнитосфере, которые могут возникать в любое время и не зависят от солнечной активности. В результате таких возмущений вторичные электроны начинают двигаться между полюсами, ионизируя атомы и молекулы газа. По словам физика Роберта Митчела, руководившего исследованием, это означает, что пульсирующие сияния появляются одновременно возле и Северного, и Южного полюсов Земли.

Вторичные электроны низких энергий появляются в результате столкновения между собой электронов высокой энергии в магнистосфере. Изначально разлет вторичных электронов происходит по всем направлениям, однако затем их движение упорядочивается магнитным полем Земли. По мнению ученых, изучение вторичных электронов позволит получить представление о том как и когда энергия, вызывающая полярные сияния, попадает в верхние слои атмосферы.

По данным NASA, компьютерное моделирование полярных сияний проводилось прежде, однако оно никогда не учитывало вторичные электроны низкой энергии. До сих пор учены полагали, что вклад вторичных электронов в формирование полярных сияний ничтожен. Теперь же исследователи пришли к выводу, что большие количества электронов низких энергий привносят значительный вклад в возникновение сияний. Ученые намерены провести дальнейшие исследования электронов, чтобы в дальнейшем включить их в компьютерные модели.

Активные полярные сияния, отмечают в NASA, вызываются солнечным веществом, попавшим в магнитосферу земли с солнечным ветром или в результате выброса коронального вещества. Это вещество приводит к сильным возмущениям магнитосферы, в результате чего высвобождаются электроны, «застрявшие» в хвосте магнитных полей. Эти электроны начинают двигаться к полюсам Земли, сталкиваются с молекулами и атомами газов и вызывают свечение.

Василий Сычёв