septiembre 21, 2021

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La misteriosa origine dell’aurora boreale è stata dimostrata

Il mistero che circonda le cause dell’aurora boreale è stato ipotizzato ma non ancora dimostrato.

Un gruppo di fisici dell’Università dell’Iowa ha finalmente dimostrato che “le aurore più luminose sono causate da forti onde elettromagnetiche durante le tempeste geomagnetiche”, ​​secondo Studio appena pubblicato.

Lo studio ha mostrato che questi fenomeni, noti anche come onde di Alvin, spingono gli elettroni verso la Terra, facendo sì che le particelle producano la luce che conosciamo come aurora boreale.

“Le misurazioni hanno rivelato che questo piccolo gruppo di elettroni subisce un'”accelerazione di ronzio” dal campo elettrico di un’onda duemillesima, simile a un surfista che cattura un’onda e viene costantemente accelerato mentre il surfista si muove insieme all’onda”, ha detto Greg Howes , assistente professore nel dipartimento. . Ha conseguito un dottorato di ricerca in fisica e astronomia presso l’Università dell’Iowa ed è coautore dello studio.

L’idea di “navigare” gli elettroni in un campo elettrico è una teoria introdotta per la prima volta nel 1946 dal fisico russo Lev Landau, dal nome dello smorzamento di Landau. La sua teoria è stata ora dimostrata.

Ricreare l’aurora boreale

Per decenni gli scienziati hanno capito come si forma probabilmente l’aurora, ma ora sono stati in grado di simularla, per la prima volta, in un laboratorio nel Large Plasma Device (LPD) presso il Plasma Science Core Facility dell’UCLA.

Gli scienziati hanno utilizzato una camera di 20 metri per ricreare il campo magnetico terrestre utilizzando potenti bobine di campo magnetico sull’UCLA LPD. All’interno della camera, gli scienziati hanno prodotto plasma simile a quello che si trova nello spazio vicino alla Terra.

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“Utilizzando un’antenna appositamente progettata, abbiamo sparato duemila onde lungo il dispositivo, proprio come facendo oscillare rapidamente un tubo da giardino su e giù, osservando l’onda che si muove lungo il tubo”, ha detto Howes. Quando hanno iniziato a sperimentare con gli elettroni “naviganti” lungo un’onda, hanno usato un altro strumento specializzato per misurare come questi elettroni ottengono energia dall’onda.

L'aurora boreale appare su una cascata in Islanda.

Sebbene l’esperimento non abbia ricreato il lampo colorato che vediamo nel cielo, “le nostre misurazioni in laboratorio concordano chiaramente con le previsioni ottenute da simulazioni al computer e calcoli matematici, dimostrando che gli elettroni che navigano su onde duemilaesime possono accelerare gli elettroni (fino a 45 milioni di miglia all’ora). orologio) che provoca i crepuscoli”, ha detto Howes.

“Questi esperimenti ci consentono di effettuare le misurazioni chiave che mostrano che le misurazioni e le teorie dello spazio spiegano effettivamente il modo principale in cui si forma l’aurora”, ha affermato Craig Klitzing, coautore dello studio.

L'aurora boreale vista dalla Stazione Spaziale Internazionale.

Gli scienziati spaziali di tutto il paese erano entusiasti di sentire la notizia. “Ero così eccitato! È molto raro vedere un esperimento di laboratorio che convalida una teoria o un modello riguardante l’ambiente spaziale”, ha detto Patrick Cohn, uno scienziato della divisione di eliofisica della NASA. “Lo spazio è semplicemente troppo grande per essere facilmente simulato in laboratorio.”

Kuhn ha detto che crede che essere in grado di comprendere il meccanismo di accelerazione degli elettroni che causano l’aurora sarà utile in molti studi in futuro.

“Ci aiuta a capire meglio il tempo spaziale! Il meccanismo di accelerazione degli elettroni verificato da questo progetto funziona in altre parti del sistema solare, quindi troverà molte applicazioni nella fisica spaziale. Sarà utile anche per prevedere il tempo spaziale”, ha detto Kuhn in Un’e-mail alla CNN NASA è molto interessata”.

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E una lunga strada da percorrere

Ora che la teoria su come viene creata l’aurora luminosa è stata dimostrata, c’è ancora molta strada da fare per prevedere quanto sarà forte ogni tempesta.

L'aurora boreale danza nel cielo notturno, in alto nel circolo polare artico.

“Prevedere quanto sarà forte una data tempesta geomagnetica, sulla base delle osservazioni del Sole e delle misurazioni dei veicoli spaziali tra la Terra e il Sole, rimane una sfida irrisolta”, ha detto Howes in una e-mail.

“Abbiamo stabilito un collegamento tra gli elettroni che navigano su duemila onde a 10.000 miglia sopra la superficie terrestre, e ora dobbiamo imparare a prevedere la forza di quelle duemila onde usando le osservazioni dei veicoli spaziali”, ha aggiunto.

Correzione: una versione precedente di questa storia ha identificato erroneamente i fisici che hanno scritto lo studio. Sono dell’Università dell’Iowa.