Por primera vez, los físicos han confirmado las misteriosas ondas que provocan la aurora boreal

Por primera vez, los físicos han confirmado las misteriosas ondas que provocan la aurora boreal

Una de las vistas más hermosas e impresionantes que nuestros cielos pueden reunir es el brillo danzante de las luces del crepúsculo. Sin embargo, este notable fenómeno aún no se comprende del todo.

Sabemos que es causado por partículas sopladas. tormentas solares, acelerado a lo largo de las líneas del campo magnético de la Tierra a latitudes más altas, donde llueve en la atmósfera superior. Allí, las interacciones con las moléculas de la atmósfera generan cortinas de luz que brillan en el cielo.

Ahora, por primera vez, los científicos han demostrado y confirmado el mecanismo por el cual se produce la aceleración de partículas, repitiendo el proceso en el laboratorio. Como pensaban los científicos, las ondas electromagnéticas fuertes conocidas como ondas Alfvn aceleran los electrones a lo largo de las líneas del campo magnético.

“La idea de que estas ondas podrían energizar los electrones que crean auroras se remonta a más de cuatro décadas, pero esta es la primera vez que hemos podido confirmar definitivamente que funcionan”, agregó. El físico Craig Klitzing dijo: de la Universidad de Iowa.

“Estos experimentos nos permiten realizar mediciones clave que muestran que las mediciones y teorías espaciales sí explican la forma principal en que se forma la aurora”.

(Austin Montelius, Facultad de Artes y Ciencias Liberales, Universidad de Iowa)

Sabemos de las olas de Alvin desde hace mucho tiempo. Fueron descritas por primera vez por el ingeniero eléctrico sueco Hannes Alvin en 1942: ondas transversales en un fluido eléctrico que se propagan a lo largo de las líneas del campo magnético. Estas ondas son un mecanismo importante para transmitir energía e impulso en magnetohidrodinámico sistemas. Es decir, puede acelerar partículas.

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Se han observado ondas de Alfn en las líneas del campo magnético de la Tierra, y las naves espaciales han detectado ondas de Alvin hacia la Tierra por encima de la aurora boreal. es un ampliamente aceptado que las ondas de Alvín juegan un papel en la aceleración de los electrones aurorales, pero determinar el papel exacto ha sido algo difícil.

Entonces, un equipo de científicos dirigido por el físico Jim Schroeder de Wheaton College utilizó el gran dispositivo de plasma (Policía de Los Ángeles) en la Universidad de California, Los Ángeles, para ver más de cerca este fenómeno. Se trata de una cámara de vacío cilíndrica de 20 metros (66 pies) de largo y 1 metro (3,3 pies) de diámetro, con un fuerte campo magnético.

panorama debePolicía de Los Ángeles. (Centro de Ciencias Básicas del Plasma / Universidad de California)

“Este desafiante experimento requiere medir muy pocos electrones que se mueven por la cámara del LAPD aproximadamente a la misma velocidad que las ondas dos milésimas, que suman menos de uno de cada mil electrones en el plasma”. El físico Troy Carter dijo: de la Universidad de California.

El equipo generó ondas de plasma de Alfvén en la Policía de Los Ángeles y midió simultáneamente la distribución de la velocidad del electrón, en condiciones relevantes para la formación de la aurora boreal. Descubrieron que las ondas de Alfvn transfieren energía a los electrones que resuenan con las ondas, una velocidad similar a la velocidad de fase de las ondas.

Las mediciones revelaron que este pequeño grupo de electrones experimenta una ‘aceleración de zumbido’ por el campo eléctrico de una onda dosmilésima, similar a un surfista que toma una ola y se acelera constantemente a medida que el surfista se mueve con la ola. El físico Greg Howes dijo: de la Universidad de Iowa.

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Este proceso se conoce como amortiguamiento de Landau, porque la transferencia de energía de la onda a la partícula amortigua la onda, lo que a su vez evita que aparezca la inestabilidad. Según el análisis del equipo, la firma generada por la velocidad del electrón era la firma conocida de la amortiguación de Landau, que indica una aceleración de resonancia.

Al comparar sus resultados con un modelo de la aurora boreal, el equipo pudo demostrar que la tasa de activación de los electrones era consistente con la amortiguación de Landau en la realidad.

“La concordancia de la tasa de activación por electrón entre el experimento y el modelo auroral”, Los investigadores escribieron كتب, “establece la comunicación final necesaria para demostrar que hemos proporcionado una confirmación experimental directa de que las ondas de Alfvn pueden acelerar los electrones que se depositan en la ionosfera y generar el resplandor brillante de la aurora boreal”.

La búsqueda fue publicada en Conexiones con la naturaleza.

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