Konceptualny obraz ilustrujący inną zorzę polarną pomiędzy Ziemią a Jowiszem. Źródło: profesor Zhonghua Yao, Uniwersytet w Hongkongu
Niedawne badania ujawniają nowy wgląd w zorze polarne na Ziemi, JupiterI Saturnpodkreślając rolę pól magnetycznych i wiatrów słonecznych w kształtowaniu tych zjawisk, co ma istotne implikacje dla prognozowania pogody kosmicznej i eksploracji planet.
Zapierające dech w piersiach zorze polarne, powszechnie znane jako zorze polarne i południowe, od wieków urzekają ludzką wyobraźnię. W dniach 10–12 maja 2024 r. odbyło się najpotężniejsze wydarzenie zorzy polarnej od 21 lat, które pokazało niezwykłe piękno tych niebiańskich pokazów świetlnych.
Niedawno fizycy kosmiczni z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Hongkongu (HKU), w tym profesor Binzheng Zhang, profesor Zhonghua Yao i dr Junjie Chen, wraz ze swoimi międzynarodowymi współpracownikami, opublikowali artykuł w czasopiśmie Astronomia przyrodnicza który bada podstawowe prawa rządzące różnorodnymi zorzami obserwowanymi na planetach, takich jak Ziemia, Jowisz i Saturn. Praca ta dostarcza nowych informacji na temat interakcji między planetarnymi polami magnetycznymi a wiatrem słonecznym, aktualizując podręcznikowy obraz gigantycznych magnetosfer planetarnych. Ich odkrycia mogą ulepszyć prognozowanie pogody kosmicznej, wyznaczyć kierunki przyszłych eksploracji planet i zainspirować do dalszych badań porównawczych środowisk magnetosferycznych.
Odkrywanie różnorodności zórz planetarnych
Ziemia, Saturn i Jowisz wytwarzają własne, dipolowe pole magnetyczne, w wyniku czego powstaje geometria magnetyczna w kształcie lejkowatego baldachimu, która prowadzi energetyczne elektrony kosmiczne do wytrącania się w obszarach polarnych i powodując emisję zorzy polarnej. Z drugiej strony te trzy planety różnią się pod wieloma względami, w tym siłą magnetyczną, prędkością obrotową, stanem wiatru słonecznego, aktywnością Księżyca itp. Nie jest jasne, w jaki sposób te różne warunki są powiązane z różnymi strukturami zórz polarnych zaobserwowanymi na tych planetach. planety od dziesięcioleci.
Korzystając z trójwymiarowych obliczeń magnetohydrodynamicznych, które modelują sprzężoną dynamikę płynów przewodzących elektrycznie i pól elektromagnetycznych, zespół badawczy ocenił względne znaczenie tych warunków w kontrolowaniu głównej morfologii zorzy planety. Łącząc warunki wiatru słonecznego i rotację planet, zdefiniowali nowy parametr kontrolujący główną strukturę zórz polarnych, co po raz pierwszy dobrze wyjaśnia różne struktury zorzy obserwowane na Ziemi, Saturnie i Jowiszu.
Oddziaływanie wiatrów gwiazdowych z planetarnymi polami magnetycznymi jest podstawowym procesem zachodzącym we wszechświecie. Badania można zastosować do zrozumienia środowisk kosmicznych Uran, Neptuna nawet egzoplanety.
„Nasze badanie ujawniło złożoną zależność pomiędzy wiatrem słonecznym a rotacją planet, zapewniając głębsze zrozumienie zórz polarnych na różnych planetach. Odkrycia te nie tylko poszerzą naszą wiedzę na temat zórz polarnych w naszym Układzie Słonecznym, ale także potencjalnie rozszerzą się na badania zórz polarnych w układach egzoplanetarnych” – powiedział profesor Binzheng Zhang, główny badacz i pierwszy autor projektu.
„Dowiedzieliśmy się, że zorze na Ziemi i Jowiszu różnią się od 1979 r. Wielką niespodzianką jest to, że można je wyjaśnić za pomocą ujednoliconych ram” – dodał profesor Denis GRODENT, dyrektor instytutu STAR na Uniwersytecie w Liege i współautor autor projektu.
Pogłębiając naszą podstawową wiedzę na temat interakcji planetarnych pól magnetycznych z wiatrem słonecznym, powodując powstawanie zórz polarnych, badania te mają ważne praktyczne zastosowania w monitorowaniu, przewidywaniu i badaniu środowisk magnetycznych Układu Słonecznego.
Badanie to stanowi również znaczący kamień milowy w zrozumieniu wzorców zórz polarnych na planetach, co pogłębiło naszą wiedzę o różnorodnych środowiskach kosmicznych planet, torując drogę do przyszłych badań nad hipnotyzującymi pokazami światła niebieskiego, które nadal pobudzają naszą wyobraźnię.
Odniesienie: „Ujednolicone ramy dla globalnych morfologii zorzy różnych planet” autorstwa B. Zhanga, Z. Yao, OJ Brambles, PA Delamere, W. Lotko, D. Grodent, B. Bonfond, J. Chen, KA Sorathia, VG Merkin i JG Lyon, 20 maja 2024 r., Astronomia przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41550-024-02270-3
