Jedne z najbardziej spektakularnych pokazów świetlnych na Ziemi, od wieków wzbudzające naukowców w zachwyt i rozbudzające ich ciekawość – mowa oczywiście o zorzy polarnej. Pożądane przez badaczy i podróżników zjawisko występuje tylko w wybranych szerokościach geograficznych, przykładowo na Islandii, w północnych regionach Rosji (Syberia), czy w krajach skandynawskich. Na przestrzeni lat naukowcy wielokrotnie publikowali wyjaśnienia stojące za zorzą polarną. Ich najnowsze ustalenie ma być wreszcie tym właściwym.

Tajemnica zorzy polarnej

Według wyników badań opublikowanych przez fizyków z Uniwersytetu w Iowa, najpiękniejsze zorze polarne są wytwarzane przez potężne fale elektromagnetyczne podczas burz geomagnetycznych. Jak tłumaczą, zjawiska, znane również jako fale Alfvena, kierują elektrony w kierunku Ziemi, powodując tym samym, że cząstki wytwarzają światło, czyli właśnie zorzę polarną.

– „Pomiary wykazały, że ta niewielka grupa elektronów podlega przyspieszeniu rezonansowemu przez pole elektryczne fali Alfvena” – tłumaczy Greg Howes, profesor nadzwyczajny w Katedrze Fizyki i Astronomii na Uniwersytecie w Iowa oraz współautor opracowania.

Naukowiec porównał tę zależność do surfera łapiącego fale na wodzie. Co ciekawe, idea ta po raz pierwszy pojawiła się w badawczym świecie w 1946 roku dzięki rosyjskiemu fizykowi Lwowi Lanudaowi. Opracowana przez niego teoria tłumienia, nazywana tłumieniem Landaua, została udowodniona naukowo.

Zorza polarna w laboratorium

Co prawda badacze już od dziesięcioleci rozumieli, w jaki sposób najprawdopodobniej powstaje zorza polarna, ale dopiero teraz po raz pierwszy byli w stanie zasymulować ten proces w laboratorium. Eksperyment został przeprowadzony na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. Naukowcy wykorzystali komorę o długości 20 metrów oraz cewki gromadzące energię w wytworzonym polu magnetycznym, udającym ziemskie. Wewnątrz wygenerowano plazmę podobną do tej, która jest obecna w kosmosie w pobliżu naszej planety.

Mimo że naukowcom nie udało się odtworzyć kolorowego migotania, jakie towarzyszy zorzom polarnym, i tak uważają eksperyment za sukces.

– „Nasze pomiary w laboratorium wyraźnie zgadzały się z przewidywaniami z symulacji komputerowych i obliczeń matematycznych, udowadniając, że elektrony surfujące po falach Alfvena mogą przyspieszać elektrony, które wywołują zorze” – podsumował Howes.