Полярные сияния — наиболее заметное проявление воздействия Солнца на Землю. Они выглядят как красочные изображения в ночном небе, известные как северное или южное сияние. Они вызваны солнечным ветром, потоком плазмы — электрически заряженными атомными частицами, несущими собственное магнитное поле и взаимодействующим с магнитным полем Земли.
Обычно основной областью для этого впечатляющего изображения является «авроральный овал», который находится примерно на 65–70 градусов к северу или югу от экватора и окружает полярные шапки.Однако полярные сияния могут происходить и на более высоких широтах. Один тип известен как «тета-сияние», потому что сверху он выглядит как греческая буква тета — овал с линией, пересекающей центр.Хотя причина эмиссии аврорального овала достаточно хорошо изучена, происхождение тета-сияния до сих пор оставалось неясным.
Исследователи наблюдали частицы в двух «лепестковых» областях магнитосферы. Плазма в долях обычно холодная, но предыдущие наблюдения показали, что тета-сияния связаны с необычно горячей плазмой долей.
Доктор Роберт Страх из Университета Саутгемптона (ранее работавший в Университете Лестера, где проводилась большая часть исследований) и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Science на этой неделе, говорит: «Ранее было неясно, была ли эта горячая плазма результат прямого попадания солнечного ветра через лепестки магнитосферы, или если плазма каким-то образом связана с плазменным слоем на ночной стороне Земли.
«Одна идея состоит в том, что процесс магнитного пересоединения на ночной стороне Земли вызывает накопление« захваченной »горячей плазмы в долях более высоких широт».Тайна была наконец разгадана путем изучения данных, собранных одновременно кластером Европейского космического агентства (ЕКА) и спутниками НАСА IMAGE 15 сентября 2005 года. В то время как четыре спутника кластера находились в магнитном лепестке южного полушария, IMAGE имел широкое поле зрения. северное сияние в южном полушарии.
Когда один спутник Кластера наблюдал плазму с нехарактерной энергией в доле, на IMAGE была видна «дуга» тета-сияния, пересекающая магнитный след скопления.«Мы обнаружили, что энергетические сигнатуры плазмы возникают на высокоширотных линиях магнитного поля, которые были« закрыты »процессом магнитного пересоединения, в результате чего плазма становится относительно горячей», — говорит доктор Фир.
«Поскольку силовые линии замкнуты, наблюдения несовместимы с прямым входом из солнечного ветра. Проверяя это и другие предсказания о поведении тета-сияния, наши наблюдения предоставляют убедительные доказательства того, что механизм захвата плазмы ответственен за тета-сияние. ," он добавляет.
«В исследовании подчеркивается интригующий процесс, который может происходить в магнитосфере, когда межпланетное магнитное поле солнечного ветра направлено на север», — добавляет Филипп Эскубе, ученый из проекта ESA Cluster."Это первый случай, когда выясняется происхождение явления тета-сияния, и именно благодаря локализованным измерениям из Кластера в сочетании с широкоугольным обзором ИЗОБРАЖЕНИЯ мы можем лучше понять другой аспект связи Солнца и Земли, " он добавляет.