В продължение на много години учените приемаха, че сиянието около Северния полюс е идентично със сиянието, което се вижда около Южния полюс. Полюсите са свързани с линиите на магнитното поле, а полярните сияния се причиняват от заредени частици, които се спускат по линиите на полето. Тъй като заредените частици следват тези линии на полето, логично е сиянията да са огледални образи едно на друго.
Но през 2009 г. учените откриват, че сиянието може да изглежда по различен начин около Северния полюс и Южния полюс, включително по продължителност, цвят и форми, тоест явлението е асиметрично.
Сега ново проучване, публикувано в Journal of Geophysical Research: Space Physics, публикация на Американския геофизичен съюз, обяснява как се появява тази асиметрия и какво причинява разликите в полярните сияния на Земята. Новото изследване открива, че различията в сиянието вероятно се дължат на това, че налягането на слънчевия вятър и магнитното поле на Слънцето е под ъгъл спрямо магнитната опашка на нашата планета.
Когато слънчевото магнитно поле стигне Земята, ориентирано в посока изток-запад, то взаимодейства с магнитното поле на Земята по различен начин на Северното и на Южното полукълбо. Това води до асиметрично налягане на магнитното поле на Земята и разтяга земното магнитно поле към нощната страна на нашата планета. Наклонът обяснява защо полярното сияние понякога може да има различни форми и да се среща на различни места в двата полярни региона.
Магнитно присъединяване. Източник: NASA/Goddard/Conceptual Image Lab
Новото откритие противоречи на предишните теории за асиметрията, които предполагаха, че тя се причинява от разкъсването и повторното свързване на магнитните линии в магнитната опашка на Земята, процес, наречен магнитно присъединяване на опашката. Новото проучване установява, че всъщност магнитното присъединяване на опашката намалява тази асиметрия.
"Причината за това е вълнуваща, защото по-рано си мислехме, че асиметрията в системата се предизвиква в магнитосферата чрез механизъм, наречен магнитно присъединяване на опашката," коментира Андерс Ома (Anders Ohma), водещ автор на новото проучване от Университета в Берген в Норвегия. "Нашето проучване показва, че е възможно всъщност да е точно обратното: това присъединяване в магнитното поле всъщност намалява асиметрията."
Новото изследване не само обяснява защо северните и южните сияния изглеждат различни в нощното небе, но също така помага на учените да разберат по-добре взаимодействията между Земята и Слънцето. Това знание е важно за точното прогнозиране на местоположението и времето на космическите метеорологични събития, които могат да създадат хаос в нашите електрически мрежи и да объркат работата на сателитите и астронавтите в космоса.
Как се случва магнитно присъединяване на опашката на земната магнитосфера. NASA
Свързана статия в списание Annales Geophysicae описва асиметрията, наблюдавана по време на геомагнитна буря през август 2001 г., и показва важността на изследването на космоса около нашата планета (геопространството) или взаимодействието между Слънцето и Земята като асиметрична система.
"Без да включим тези асиметрии, нашето познание за системата Слънце-Земя ще бъде неточно и моделите няма да могат да предскажат конкретното местоположение и времето на геопространствените явления," обяснява Николай Устгоор (Nikolai Østgaard), професор и ръководител на Центъра за космически науки Биркеланд в Университета в Берген, Норвегия и водещ автор на изследването в Annales Geophysicae.
Генерирането на сиянията
Земното ядро генерира магнитно поле, простиращо се в космическото пространство около нашата планета, образувайки магнитен щит, наречен магнитосфера, която предпазва Земята от заредените частици, идващи от Слънцето. Слънцето генерира собствено магнитно поле, наречено междупланетно магнитно поле (interplanetary magnetic field - IMF), което се носи от слънчевия вятър и взаимодейства с магнитното поле на Земята.
При определени условия, на дневната страна на Земята, линиите на междупланетното магнитно поле на Слънцето и линиите на магнитното поле на Земята могат да се разкъсат и преплетат, свързвайки магнитното поле на Земята с IMF. Слънчевият вятър премества тези преплетени линии до нощната страна на Земята и ги разпъва в магнитна опашка, която се простира далеч от Земята.
В крайна сметка тези преплетени полеви линии се разделят и линиите на магнитното поле на Земята се присъединяват отново към линиите на земното магнитно поле, а линиите на IMF се присъединяват отново към линиите на IMF - междупланетното магнитно поле на Слънцето. След като линиите на полето се затварят, връщат се към Земята, ускорявайки близките частици и предизвикват полярни сияния в горната атмосфера на Земята.
Тъй като тези линии на полето не могат да се свържат помежду си, както са си били първоначално, учените смятат, че тези нови линии може да не са симетрично подравнени и може да са усукани и присъединени на различни места в Северното и Южното полукълбо. И досега се предполагаше, че именно магнитното присъединяване (повторно свързване) на опашката води до различията в Северното и Южното полукълбо.
Но новото изследване показва, че това не е така.
Учените изследват поредица изображения на асиметрично сияние в Северното и Южното полукълбо, случващо се едновременно и как тези сияния се развиват с времето, а след това съпоставят тези наблюдения с активността в магнитната опашка.
Новото проучване показва, че асиметрията на сиянията намалява с увеличаването на магнитното присъединяване на опашката. Освен това, асиметрията продължава да съществува дори и да не се появява магнитно присъединяване или да е твърде слабо. Така че, според новото проучване магнитното присъединяване на опашката не е причината за асиметрията.
Вместо това, новото изследване открива, че разликите в налягането, упражнявано върху магнитната опашка, причиняват разликите в полярните сияния. Магнитната опашка постоянно се притиска от слънчевия вятър и IMF под различни наклони и от различни посоки и именно това неравномерно налягане върху нея причинява разликите в космическите сияния на двата полюса. Налягането зависи от ориентацията на IMF.
