Вчені розшифровують космічний «танець» полярних сяйв на Землі, Юпітері та Сатурні

Недавнє дослідження розкриває нове уявлення про полярні сяйва на Землі, Юпітері та Сатурні, підкреслюючи роль магнітних полів і сонячних вітрів у формуванні цих явищ, що має значний вплив на прогнозування космічної погоди та дослідження планет.

Запаморочливі полярні сяйва, широко відомі як Північне та Південне сяйво, століттями захоплювали людську уяву. З 10 по 12 травня 2024 року найпотужніша подія полярного сяйва за 21 рік продемонструвала надзвичайну красу цих небесних світлових проявів.

Нещодавно космічні фізики з Департаменту наук про Землю Університету Гонконгу (HKU), у тому числі професор Біньчжен Чжан, професор Чжунхуа Яо та доктор Цзюньцзе Чен, разом зі своїми міжнародними співробітниками, опублікували статтю в Nature Astronomy, яка досліджує фундаментальні закони, що керують різноманітними полярними сяйвами, які спостерігаються на таких планетах, як Земля, Юпітер і Сатурн. Ця робота дає нове уявлення про взаємодію між планетарними магнітними полями та сонячним вітром, оновлюючи підручницьку картину гігантських планетарних магнітосфер. Їхні висновки можуть покращити прогнозування космічної погоди, спрямувати майбутні планетні дослідження та надихнути на подальші порівняльні дослідження магнітосферного середовища.

Розкриття різноманітності планетарних полярних сяйв

Земля, Сатурн і Юпітер генерують власне дипольне магнітне поле, що призводить до воронкоподібної магнітної геометрії, яка змушує енергійні електрони космосу осідати в полярних областях і викликати полярні авроральні випромінювання. З іншого боку, три планети відрізняються багатьма аспектами, включаючи їх магнітну силу, швидкість обертання, стан сонячного вітру, діяльність Місяця тощо. Незрозуміло, як ці різні умови пов’язані з різними авроральними структурами, які спостерігалися на цих планетах. планет протягом десятиліть.

Використовуючи обчислення тривимірної магнітогідродинаміки, які моделюють пов’язану динаміку електропровідних рідин і електромагнітних полів, дослідницька група оцінила відносну важливість цих умов у контролі основної авроральної морфології планети. Поєднавши умови сонячного вітру та обертання планети, вони визначили новий параметр, який контролює основну структуру полярних сяйв, що вперше добре пояснює різні структури полярних сяйв, які спостерігаються на Землі, Сатурні та Юпітері.

Взаємодія зоряного вітру з магнітними полями планет є фундаментальним процесом у Всесвіті. Дослідження можна застосувати для вивчення космічного середовища Урана, Нептуна та навіть екзопланет.

«Наше дослідження виявило складну взаємодію між сонячним вітром і обертанням планет, забезпечуючи глибше розуміння полярних сяйв на різних планетах. Ці знахідки не тільки розширять наші знання про полярні сяйва в нашій Сонячній системі, але й потенційно поширяться на вивчення полярних сяйв в екзопланетних системах», — сказав професор Біньчжен Чжан, головний дослідник і перший автор проекту.

«Ми дізналися, що полярні сяйва на Землі та Юпітері відрізняються з 1979 року. Дуже дивно, що їх можна пояснити єдиною системою», — додав професор Деніс ГРОДЕНТ, керівник інституту STAR в Університеті Льєжа та співавтор. автор проекту.

Розвиваючи наше фундаментальне розуміння того, як планетарні магнітні поля взаємодіють із сонячним вітром, щоб викликати полярні відображення, це дослідження має важливі практичні застосування для моніторингу, прогнозування та дослідження магнітного середовища Сонячної системи.

Це дослідження також є важливою віхою в розумінні авроральних візерунків на планетах, що поглибило наші знання про різноманітні планетарні космічні середовища, відкриваючи шлях для майбутніх досліджень зачаровуючих шоу небесного світла, які продовжують захоплювати нашу уяву.