Магнитный пузырь Земли — магнитосфера — защищает планету от высокоэнергетического излучения, исходящего от Солнца и межзвездного пространства, но во время особенно сильных солнечных событий частицы могут проскальзывать. Попав внутрь, частицы и энергия, которую они несут, накапливаются на ночной стороне магнитосферы, пока событие, известное как суббури, не высвободит энергию. Затем электроны отправляются вниз в верхние слои атмосферы Земли, где они сталкиваются с другими частицами и производят характерное свечение.
Однако пульсирующие полярные сияния имеют несколько другую причину. Магнитосфера является домом для плазменных волн, известных как хорус вистлеров. Эти волны имеют характерный повышающийся тон, напоминающий пение птиц, и способны эффективно мешать электронам.
Когда эти волны появляются в магнитосфере, часть электронов, рассеянных волной, устремляется вниз в атмосферу Земли, вызывая пульсирующие полярные сияния.Хотя ученые долгое время считали, что этот механизм ответственен за пульсирующие полярные сияния, до сих пор у них не было окончательных доказательств.
Многоточечные наблюдения со спутника ERG и наземные камеры всего неба миссии THEMIS позволили ученым точно определить причину и следствие, наблюдая за событием от начала до конца. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Исследования, проводимые с помощью наземной камеры НАСА и японского космического корабля в околоземной лаборатории, находят применение и в других странах. Волны хора наблюдались вокруг других планет Солнечной системы, включая Юпитер и Сатурн. Вероятно, процессы, наблюдаемые вокруг Земли, могут помочь объяснить особенности полярных сияний на этих газовых гигантах, а также на планетах вокруг других звезд.
Результаты также помогают ученым лучше понять, как плазменные волны могут влиять на электроны — то, что происходит в процессах во Вселенной.