Ученые сообщают о единой системе для разнообразных полярных сияний на разных планетах

Впечатляющие полярные сияния, наблюдаемые на Земле, известные как Северное и Южное сияние, являются источником очарования на протяжении многих веков. С 10 по 12 мая 2024 года самое мощное за 21 год северное сияние напомнило нам о потрясающей красоте этих небесных световых шоу.

Недавно космические физики с факультета наук о Земле Гонконгского университета (HKU), в том числе профессор Бинчен Чжан, профессор Чжунхуа Яо и доктор Цзюньцзе Чен, вместе со своими международными коллегами опубликовали работу в журнале Nature Astronomy, в которой исследуются фундаментальные законы, управляющие разнообразными полярными сияниями, наблюдаемыми на таких планетах, как Земля, Юпитер и Сатурн.

Эта работа дает новое представление о взаимодействии между планетарными магнитными полями и солнечным ветром, обновляя хрестоматийную картину гигантских планетарных магнитосфер. Полученные результаты могут улучшить прогнозирование космической погоды, направить будущие планетарные исследования и вдохновить на дальнейшие сравнительные исследования магнитосферной среды.

Раскрытие разнообразия планетарных авроров

Земля, Сатурн и Юпитер генерируют собственное дипольное магнитное поле, в результате чего образуется воронкообразная магнитная геометрия, которая заставляет энергичные космические электроны осаждаться в полярных областях и вызывать полярные авроры.

Однако эти три планеты различаются по многим параметрам, включая силу магнитного поля, скорость вращения, состояние солнечного ветра, активность Луны и т. д. Неясно, как эти разные условия связаны с различными аврорами, которые наблюдались на этих планетах на протяжении десятилетий.

Используя трехмерные расчеты магнитной гидродинамики, которые моделируют совместную динамику электропроводящих жидкостей и электромагнитных полей, исследовательская группа оценила относительную важность этих условий для контроля основной морфологии авроров планеты.

Объединив условия солнечного ветра и вращение планеты, они определили новый параметр, контролирующий основную структуру авроров, который впервые хорошо объясняет различные структуры авроров, наблюдаемых на Земле, Сатурне и Юпитере.

Взаимодействие звездных ветров с планетарными магнитными полями — фундаментальный процесс во Вселенной. Исследование может быть применено для изучения космической среды Урана, Нептуна и даже экзопланет.

«Наше исследование раскрывает сложное взаимодействие между солнечным ветром и вращением планет, обеспечивая более глубокое понимание полярных сияний на разных планетах. Эти результаты не только расширят наши знания об аврорах в нашей Солнечной системе, но и потенциально распространятся на изучение авроров в нашей Солнечной системе и экзопланетных системах», — говорит профессор Биньчжэн Чжан, главный исследователь и первый автор проекта.

«Мы узнали, что полярные авроры на Земле и Юпитере отличаются с 1979 года. Большой сюрприз заключается в том, что их можно объяснить с помощью единой теории», — добавил профессор Денис Гродент, руководитель Института STAR при Льежском университете и соавтор исследования.

Продвигая наше фундаментальное понимание того, как планетарные магнитные поля взаимодействуют с солнечным ветром, вызывая авроры, это исследование имеет важное практическое применение для мониторинга, прогнозирования и изучения магнитной среды Солнечной системы.

Это исследование также представляет собой важную веху в понимании моделей полярных сияний на планетах, которые углубляют наши знания о разнообразной планетарной космической среде и открывают путь для будущих исследований завораживающих небесных световых шоу, которые продолжают захватывать наше воображение.