منشأ مرموز نورهای شمالی ثابت شده است

 

شفق قطبی یا نورهای شمالی را می توان به راحتی بزرگترین نمایش نوری روی زمین توصیف کرد.  پدیده ای که منحصر به عرض های بالاتر است قرن ها دانشمندان را متحیر و متعجب کرده است.

رمز و راز پیرامون علت نورهای شمالی حدس زده شده است ، اما هرگز اثبات نشده است.

معمای بزرگ شفق قطبی اول حل شد

بر اساس یک مطالعه جدید ، گروهی از فیزیکدانان در دانشگاه ایالتی آیووا سرانجام ثابت کردند که “درخشان ترین پرتوها توسط امواج الکترومغناطیسی قدرتمند در طی طوفان های ژئومغناطیسی تولید می شوند.”

تحقیقات نشان می دهد که این پدیده ها که به امواج آلفون نیز معروف هستند ، الکترونها را به سمت زمین تسریع می کنند و باعث می شوند ذرات نوری را تولید کنند که ما آن را نورهای شمالی می شناسیم.

گرگ هاوس ، همکار ، گفت: “اندازه گیری ها نشان داده است که این تعداد کم الکترون ، مانند یک موج گیر که موج می گیرد ، از میدان الکتریکی موج آلفون” شتاب تشدید “می کند و با حرکت موج سوار ، دائماً شتاب می گیرد.” استاد گروه فیزیک و نجوم در دانشگاه آیووا و نویسنده مشترک مطالعه.

این ایده الکترونهای “گشت و گذار” در میدان الکتریکی نظریه ای است که برای اولین بار در سال 1946 توسط فیزیکدان روسی Lev Landau ارائه شد و آن را میرایی Landau می نامند.  نظریه وی قبلاً اثبات شده است.

ترمیم نورهای شمالی

دانشمندان ده ها سال است که می دانند چگونه احتمال ایجاد شفق قطبی وجود دارد ، اما اکنون توانسته اند آن را برای اولین بار در آزمایشگاه دستگاه بزرگ پلاسما (LPD) در مرکز اصلی علوم پلاسما در UCLA شبیه سازی کنند.

دانشمندان با استفاده از یک دوربین 20 متری میدان مغناطیسی زمین را با استفاده از سیم پیچ های میدان مغناطیسی قدرتمند روی LPD UCLA بازسازی کردند.  در داخل محفظه ، دانشمندان پلاسما مشابه آنچه در فضا در نزدیکی زمین وجود دارد را تولید می کنند.

هاوس گفت: “با استفاده از یک آنتن مخصوص طراحی شده ، امواج آلفون را در دستگاه پایین می آوریم ، مانند اینکه یک شلنگ باغ را به سرعت و پایین تکان دهیم و موجی را که در امتداد شیلنگ در حال حرکت است مشاهده کنیم.”  هنگامی که آنها آزمایش الکترونهای “موج سواری” در موج را شروع کردند ، از ابزار تخصصی دیگری برای اندازه گیری نحوه دریافت انرژی این الکترونها از موج استفاده کردند.

اگرچه این آزمایش درخشش رنگی را که در آسمان می بینیم تولید نمی کند ، “اندازه گیری های آزمایشگاهی ما با پیش بینی های شبیه سازی رایانه ای و محاسبات ریاضی ثابت می کند که گشت و گذار در امواج Alfven می تواند الکترون ها را تسریع کند (به سرعت 45 میلیون مایل در ساعت) که هاوس گفت:

کریگ کلتزینگ ، یکی از نویسندگان این مطالعه ، گفت: “این آزمایشات به ما امکان می دهد اندازه گیری های کلیدی را انجام دهیم که نشان می دهد اندازه گیری های کیهانی و تئوری در واقع روش اساسی ایجاد شفق قطبی را توضیح می دهند.”

دانشمندان فضایی در سراسر کشور از این خبر هیجان زده شدند.  پاتریک کوهن ، دانشمند در بخش هلیوفیزیک ناسا ، گفت: “من بسیار هیجان زده شدم! بسیار نادر است که یک آزمایش آزمایشگاهی که نظریه یا مدلی در مورد محیط فضایی را تأیید می کند ، باشد.”  “فضا خیلی بزرگ است تا در آزمایشگاه به راحتی شبیه سازی شود.”

کیون معتقد است که توانایی درک مکانیسم شتاب برای شفق های قطبی باعث ایجاد شفق قطبی در بسیاری از مطالعات آینده مفید خواهد بود.

“این به ما کمک می کند تا زمان فضا را بهتر درک کنیم! مکانیسم شتاب الکترون آزمایش شده توسط این پروژه در مکان دیگری از منظومه شمسی کار می کند ، بنابراین برنامه های زیادی را در فیزیک فضا پیدا می کند. همچنین برای پیش بینی زمان فضا نیز مفید خواهد بود ، چیزی که ناسا بسیار علاقه مند است. ، “کیون در نامه ای به CNN گفت.

یک جاده طولانی به

اکنون که نظریه چگونگی ایجاد شفق قطبی ثابت شده است ، پیش بینی می شود که هر طوفان تا چه حد قدرتمند باشد.

هاوس در ایمیلی گفت: “پیش بینی میزان طوفان ژئومغناطیسی خاص ، براساس مشاهدات خورشید و اندازه گیری توسط فضاپیما بین زمین و خورشید ، همچنان یک چالش حل نشده باقی مانده است.”

وی افزود: “ما ارتباط بین الکترونهای گشت و گذار در امواج آلفون را که حدود 10 هزار مایل بالاتر از سطح زمین است برقرار کرده ایم و اکنون باید بیاموزیم که چگونه با استفاده از مشاهدات فضاپیما قدرت این امواج آلفون را پیش بینی کنیم.”