As auroras majestosas têm cativado os seres humanos há milhares de anos, mas a sua natureza - o fato de que as luzes estão eletromagnética e responder à atividade solar - só foi realizado nos últimos 150 anos. Graças a observações multi-satélite coordenadas e uma rede mundial de sensores magnéticos e câmeras, estudo minucioso das auroras tornou-se possível nas últimas décadas.No entanto, auroras continuam a mistificar, dançando muito acima do solo para alguns, até agora, o ritmo sem ser detectado.
Usando dados de NASA Time History of Events e macroscópicos de interações durante Substorms, ou THEMIS, os cientistas observaram campo magnético vibração da Terra em relação às luzes do norte que dançam no céu nocturno sobre o Canadá. Themis é uma missão de cinco nave espacial dedicada à compreensão dos processos por trás auroras, que irrompem no céu em resposta a mudanças no ambiente magnético da Terra, chamado de magnetosfera.
Estas novas observações permitiram aos cientistas ligar directamente perturbações específicas intensas na magnetosfera à resposta magnética no chão. Um artigo sobre estes resultados foi publicado na revista Nature Physics em 12 de setembro de 2016.
"Fizemos observações semelhantes antes, mas apenas em um lugar de cada vez - na terra ou no espaço", disse David Sibeck, THEMIS cientista do projeto na NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, que não participou o estudo. "Quando você tem as medições em ambos os lugares, você pode relacionar as duas coisas juntas."
Compreender como e por que as auroras ocorrem nos ajuda a aprender mais sobre o ambiente espaço complexo em torno do nosso planeta. Radiação e energia em quase espaço Terra pode ter uma variedade de efeitos em nossos satélites - de perturbar seus aparelhos eletrônicos para aumentar o arrasto de atrito e interrompendo os sinais de comunicação ou navegação. Como a nossa dependência do GPS cresce e exploração do espaço se expande, precisa de previsão do clima espacial torna-se cada vez mais importante.
rendição do artista abaixo (não à escala) de uma secção transversal da magnetosfera, com o vento solar à esquerda em linhas de campo amarelas e magnéticas que emanam da Terra em azul. Os cinco sondas Themis foram bem posicionada para observar diretamente uma linha de campo magnético particular no que se oscilou para trás e aproximadamente a cada seis minutos.Neste ambiente instável, elétrons no espaço próximo à Terra, descritos como pontos brancos, transmitir rapidamente as linhas de campo magnético no sentido dos pólos da Terra. Lá, eles interagem com partículas de oxigênio e nitrogênio na atmosfera superior, liberando fótons e iluminando uma região específica da Aurora. (Emmanuel Masongsong / UCLA EPSS / NASA)
O ambiente espacial de todo o nosso sistema solar, tanto perto da Terra e muito além de Plutão, é determinada pela atividade do sol, que ciclos e flutua através do tempo. O sistema solar é preenchido com o vento solar, o fluxo constante de partículas carregadas do sol. A maior parte do vento solar é desviada da Terra pela magnetosfera protetora do nosso planeta.
No entanto, sob as condições certas, algumas partículas solares e energia pode penetrar a magnetosfera, perturbando campo magnético da Terra no que é conhecido como um substorm. Quando o campo magnético do vento solar se transforma o sul, o lado diurno, ou no lado voltado para o sol, dos contratos magnetosfera interior. O back-end, o chamado magnetotail, estende-se como uma faixa de borracha. Quando o magnetotail esticada finalmente agarra para trás, ele começa a vibrar, muito parecido com uma mola se movendo para trás e para frente. auroras brilhantes podem ocorrer durante esta fase da substorm.
Neste ambiente instável, elétrons próximo à Terra fluxo de espaço rapidamente para baixo linhas de campo magnético no sentido dos pólos da Terra. Lá, eles interagem com partículas de oxigênio e nitrogênio na atmosfera superior, liberando fótons para criar faixas de luz que cobra através do céu.
Para mapear dança elétrica das auroras, os cientistas fizeram imagens da brilho e aurora escurecimento sobre o Canadá com câmeras All-Sky. Eles simultaneamente utilizados sensores magnéticos terrestres em todo o Canadá e da Groenlândia para medir correntes elétricas durante o substorm geomagnético. Mais longe no espaço, as cinco sondas Themis foram bem posicionada para recolher dados sobre o movimento das linhas de campo interrompido.
Os cientistas descobriram a aurora se mudou em harmonia com a linha de campo vibratório. linhas do campo magnético oscila em um ciclo de aproximadamente seis minutos, ou o período, ea aurora iluminou e esmaecido no mesmo ritmo.
"Tivemos o prazer de ver um jogo tão forte", disse Evgeny Panov, principal autor e pesquisador do Instituto de Pesquisas Espaciais da Academia Austríaca de Ciências, em Graz. "Estas observações revelam o elo perdido na conversão de energia magnética a energia da partícula que alimenta a aurora."
O brilho e escurecimento da aurora corresponde ao movimento dos elétrons e linhas de campo magnético.
"Durante o curso deste evento, os elétrons estão lançando-se em direção à terra, em seguida, saltar para trás fora da magnetosfera, em seguida, atirando-se para trás", disse Sibeck.
Quando as ondas bater na praia, eles espirrar e espuma, e depois recuar. A onda de elétrons aprovar uma moção similar. A aurora ilumina quando a onda de elétrons bate na atmosfera superior, e escurece quando ele ricocheteia.
Antes deste estudo, os cientistas a hipótese de que oscilantes linhas do campo magnético orientar a aurora. Mas o efeito ainda não tinha sido observada porque requer as sondas Themis a ser localizado em apenas o lugar certo sobre os sensores terrestres, para coordenar adequadamente os dados. Neste estudo, os cientistas coletaram THEMIS dados em um momento em que as sondas foram fortuitamente posicionado para observar a substorm.
Themis é uma missão do programa Explorer, da NASA, que é gerido pelo Goddard. Universidade da Califórnia, de Berkeley Ciências Espaciais Laboratório supervisiona as operações de missão. Os geradores de imagens de todo o céu e magnetômetros são operados conjuntamente pela UC Berkeley, UCLA, Universidade de Calgary e da Universidade de Alberta, no Canadá.
O Galaxy diário via NASA / Goddard Space Flight Center
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