من أجمل المشاهد التي يمكن أن تجمعها سمائنا هو التوهج الراقص لأضواء الشفق. ومع ذلك ، فإن هذه الظاهرة المذهلة لم يتم فهمها بالكامل بعد.
نحن نعلم أنه مصنوع من الجسيمات العواصف الشمسية، يتم تسريعها إلى خطوط عرض أعلى مع خطوط المجال المغناطيسي للأرض ، حيث تمطر في الغلاف الجوي العلوي. هناك ، تخلق التفاعلات مع الجزيئات في الغلاف الجوي ستائر من الضوء المتوهج عبر السماء.
الآن ، وللمرة الأولى ، أثبت العلماء وأكدوا الآلية التي يحدث بها تسارع الجسيمات – عن طريق نسخ العملية في المختبر. كما يعتقد العلماء ، فإن الموجات الكهرومغناطيسية القوية ، والتي تسمى موجات جبال الألب ، تسرع الإلكترونات بخطوط المجال المغناطيسي.
“تعود فكرة أن هذه الموجات يمكن أن تثير الإلكترونات التي تتكون منها الشفق القطبي منذ أكثر من أربعة عقود ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي تمكنا فيها من التأكد من أنها تعمل.” قال الفيزيائي كريج كليتشينج جامعة ايوا.
“ستجري هذه التجارب قياسات مهمة لقياسات الفضاء وتظهر أن النظرية تشرح في الواقع طريقة مهمة تم من خلالها إنشاء Aurora.”
(أوستن مونتيليوس ، كلية الآداب والعلوم الليبرالية ، جامعة آيوا)
لقد عرفنا عن موجات ألبان لفترة طويلة. وصفه المهندس الكهربائي السويدي هانز ألبوين لأول مرة في عام 1942 – موجات متقاطعة في سائل كهربائي تنتشر بخطوط المجال المغناطيسي. هذه الموجات هي وسيلة مهمة لنقل الطاقة والسرعة مغناطيسي هيدروديناميكي إعدادات؛ أي يمكنهم تسريع الجسيمات.
تُرى موجات جبال الألب في خطوط المجال المغناطيسي للأرض ، وقد رصدت المركبات الفضائية موجات جبال الألب فوق الشفق القطبي. انها مقبول بشكل واسع تلعب موجات جبال الألب دورًا في تسريع إلكترون السهم – ولكن تحديد الشخصية الدقيقة أمر صعب إلى حد ما.
لذلك استخدم فريق من العلماء بقيادة Jim Schr டர் der ، الفيزيائي في كلية ويتون ، جهاز بلازما كبير (شرطة لوس أنجلوس) انتبه جيدًا لهذا الحدث في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس. وهي عبارة عن حجرة مفرغة أسطوانية بطول 20 مترًا (66 قدمًا) وقطرها متر واحد (3.3 قدم) ، مع مجال مغناطيسي قوي.
شرطة لوس أنجلوس. (مرفق علوم البلازما الأساسية / جامعة كاليفورنيا)
“تتطلب هذه التجربة الصعبة قياسًا سكانيًا منخفضًا جدًا للإلكترونات التي تتحرك بسرعة موجات أبجدية رقمية أسفل حجرة LFD ، والتي تقل عن واحد من كل ألف إلكترون في البلازما.” قال الفيزيائي تروي كارتر من جامعة كاليفورنيا.
ولدت هذه المجموعة موجات جبال الألب في البلازما في LAPD وقامت في نفس الوقت بقياس توزيع سرعة الإلكترون ، في ظل ظروف مناسبة لتشكيل الشفق. وجدوا أن موجات جبال الألب تحول الطاقة إلى إلكترونات عن طريق الاهتزاز بالموجات – وهي سرعة مماثلة لسرعة طور الموجات.
“القياسات ناتجة عن هذه الكتلة الصغيرة من الإلكترونات التي” تهتز بواسطة المجال الكهربائي لموجات جبال الألب “، والتي تشبه الأمواج التي تلتقط الأمواج وتتسارع باستمرار بينما يتحرك راكب الأمواج مع الأمواج.” قال الفيزيائي جريج هاوز جامعة ايوا.
تسمى هذه العملية بإغراق الهبوط لأنها تمنع انتقال الطاقة من الأمواج إلى الجسيمات ، مما يؤدي إلى تكوين حالة من عدم الاستقرار. وفقًا لتحليل الفريق ، فإن التوقيع الناتج عن سرعة الإلكترون هو التوقيع المعروف لرطوبة الأرض ، مما يشير إلى حدوث تسارع الاهتزازات.
من خلال مقارنة نتائجه مع نتائج نموذج الشفق القطبي ، تمكن الفريق من إثبات أن نسبة الطاقة للإلكترونات متوافقة في الواقع مع تلك الموجودة في مكب النفايات.
“اتفاق معدل الطاقة للإلكترون بين الاختبار ونموذج aerol ،” كتب الباحثون، “يؤسس الرابط النهائي المطلوب لإظهار أننا قدمنا تأكيدًا تجريبيًا مباشرًا بأن موجات جبال الألب يمكنها تسريع حركة الإلكترونات بسرعة في الغلاف الجوي المتأين وخلق توهج أورورا المذهل.”
تم نشر البحث اتصالات الطبيعة.