物理学者は脈動するオーロラの性質を理解しました

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ビデオ: 「解明:オーロラの謎」小原隆博教授(宇宙地球物理学科 地球物理学コース) 2022, 12月
物理学者は脈動するオーロラの性質を理解しました
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Anonim
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日本の物理学者は、惑星の磁気圏のプラズマ波との相互作用により、脈動するオーロラが地球の大気の上層に入る電子を「発射」するという理論の直接的な確認を初めて受けました。ジャーナルNatureに掲載された科学的研究。

最も美しい自然現象の1つであるオーロラは、長い間科学者の関心を集めてきました。地球の極域では、明るい弧の出現を観察することがよくあります。これは突然崩壊して消え、その後、高度約100kmの広大な領域を脈動の周期で覆う脈動するぼやけたスポットの形で現れます。数秒から数十秒。以前、科学者たちは、脈動するオーロラは、電子と数から数十keVのエネルギーと上層大気の原子や分子との相互作用から生じる可能性があると想定していました。しかし、地球の磁場は荷電粒子の巨大な罠であり、磁気圏の電子が大気に入るメカニズムは完全には理解されていませんでした。

これが磁気圏電子とプラズマ波との相互作用の原因である可能性があり、その結果、電子の一部が上層大気に入ると考えられています。事実、私たちの惑星は高密度の冷たいプラズマの層に囲まれています。プラズマ圏の下部の境界は地球の表面から約1000キロメートルの高度にあり、上部の境界は3〜7の距離にあります。地球半径。プラズマ圏は陽子電子プラズマで満たされています。陽子電子プラズマは、惑星の磁場によって保持され、共回転磁場(回転する磁石(この場合は地球)によって生成される磁場)の作用下で回転します。

希薄プラズマの領域は、プラズマ圏の外側から始まります。電場と磁場の影響下で、プラズマを構成する荷電粒子は複雑な振動運動を実行し始めます。電磁波の伝播によって引き起こされるこのような荷電粒子の振動は、「コーラス」プラズマ波(コーラス波)と呼ばれます。磁気赤道の近くで発生するプラズマ波は、極に向かって伝播し始め、極に向かって移動する電子の流れと相互作用します。ほとんどの電子は波で散乱し、一部は磁気トラップを離れ、プラズマ波の電場の作用下で、地球の大気の上層に向けられます。

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プラズマ波による電子散乱と地球の極域への粒子輸送のスキーム。

この仮説を検証するために、笠原聡率いる研究者グループが、2017年3月27日の磁気圏サブストーム中の電子フラックスの同時測定と脈動オーロラの観測を行いました。電子フラックスはERG宇宙船によって記録され、脈動オーロラはTHEMISミッションのASI(All-Sky Imagers)カメラの地上アレイによって記録されました。宇宙船と地上装置で得られたデータを比較すると、電子の流れの変化とオーロラの脈動との関係が明らかになりました。プラズマ波が観測されたのと同じ地域の磁気赤道付近で高エネルギーの電子フラックスが検出され、それらのエネルギーはオーロラを開始するのに十分でした。

先ほど、科学者がプラズマ波の音をどのように記録することができたか、そして木星で脈動するオーロラがどのように検出されたかについて話しました。

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