Asal usul misterius dari cahaya utara telah terbukti

Sekelompok fisikawan dari University of Iowa akhirnya membuktikan bahwa “aurora paling terang disebabkan oleh gelombang elektromagnetik yang kuat selama badai geomagnetik,” menurut Studi yang baru dirilis.

“Pengukuran mengungkapkan bahwa sekelompok kecil elektron ini mengalami ‘percepatan buzz’ oleh medan listrik gelombang dua ribu, mirip dengan peselancar yang menangkap gelombang dan terus dipercepat saat peselancar bergerak bersama gelombang,” kata Greg Howes. , asisten profesor di departemen. . Dia memegang gelar Ph.D. dalam fisika dan astronomi di University of Iowa dan merupakan rekan penulis dalam studi tersebut.

Gagasan “berselancar” elektron dalam medan listrik adalah teori yang pertama kali diperkenalkan pada tahun 1946 oleh fisikawan Rusia Lev Landau, dinamai redaman Landau. Teorinya kini telah terbukti.

Menciptakan cahaya utara

Para ilmuwan selama beberapa dekade memahami bagaimana aurora kemungkinan terbentuk, tetapi sekarang telah dapat mensimulasikannya, untuk pertama kalinya, di laboratorium di Large Plasma Device (LPD) di Fasilitas Inti Sains Plasma UCLA.

Para ilmuwan menggunakan ruang 20 meter untuk menciptakan kembali medan magnet bumi menggunakan kumparan medan magnet yang kuat di UCLA LPD. Di dalam ruangan, para ilmuwan telah menghasilkan plasma yang mirip dengan apa yang ditemukan di ruang dekat Bumi.

“Menggunakan antena yang dirancang khusus, kami menembakkan dua ribu gelombang ke perangkat, seperti mengayunkan selang taman ke atas dan ke bawah dengan cepat, menyaksikan gelombang bergerak di sepanjang selang,” kata Howes. Ketika mereka mulai bereksperimen dengan elektron “berselancar” di sepanjang gelombang, mereka menggunakan instrumen khusus lain untuk mengukur bagaimana elektron ini memperoleh energi dari gelombang.

Meskipun eksperimen tersebut tidak menciptakan kembali kilatan warna-warni yang kita lihat di langit, “pengukuran kami di laboratorium dengan jelas setuju dengan prediksi dari simulasi komputer dan perhitungan matematis, membuktikan bahwa elektron yang berselancar di dua ribu gelombang dapat mempercepat elektron (hingga kecepatan hingga 45 juta mil per jam) yang menyebabkan senja,” kata Howes.

“Eksperimen ini memungkinkan kami untuk membuat pengukuran kunci yang menunjukkan bahwa pengukuran dan teori ruang memang menjelaskan cara utama terbentuknya aurora,” kata Craig Klitzing, salah satu penulis studi tersebut.

Ilmuwan luar angkasa di seluruh negeri senang mendengar berita itu. “Saya sangat senang! Sangat jarang melihat eksperimen laboratorium yang memvalidasi teori atau model tentang lingkungan luar angkasa,” kata Patrick Cohn, ilmuwan di Divisi Heliofisika NASA. “Ruangnya terlalu besar untuk disimulasikan dengan mudah di lab.”

Kuhn mengatakan dia percaya bahwa mampu memahami mekanisme percepatan elektron yang menyebabkan aurora akan berguna dalam banyak penelitian di masa depan.

“Ini membantu kita memahami cuaca luar angkasa dengan lebih baik! Mekanisme percepatan elektron yang diverifikasi oleh proyek ini bekerja di tempat lain di tata surya, sehingga akan menemukan banyak aplikasi dalam fisika ruang angkasa. Ini akan berguna dalam memprediksi cuaca luar angkasa juga,” kata Kuhn dalam Sebuah email ke CNN NASA sangat tertarik.”

Dan perjalanan masih panjang

Sekarang teori tentang bagaimana aurora bercahaya diciptakan telah terbukti, masih ada jalan panjang untuk memprediksi seberapa kuat setiap badai akan terjadi.

“Memprediksi seberapa kuat badai geomagnetik yang diberikan, berdasarkan pengamatan Matahari dan pengukuran dari pesawat ruang angkasa antara Bumi dan Matahari, tetap menjadi tantangan yang belum terselesaikan,” kata Howes dalam email.

“Kami telah membangun hubungan antara elektron yang berselancar di dua ribu gelombang pada 10.000 mil di atas permukaan bumi, dan sekarang kami harus belajar bagaimana memprediksi kekuatan dua ribu gelombang itu menggunakan pengamatan pesawat ruang angkasa,” tambahnya.

Koreksi: Versi sebelumnya dari cerita ini salah mengidentifikasi fisikawan yang menulis penelitian. Mereka berasal dari Universitas Iowa.