Переменные взаимодействия Солнца и планет с магнитосферой. а, Полярные проекции типичной морфологии наземных полярных сияний по данным IMAGE FUV/WIC. б, в — динамическая морфология полярных сияний Сатурна, наблюдаемая с помощью ультрафиолетового спектрографа (UVIS) на космическом корабле Кассини-Гюйгенс (б) и космического телескопа Хаббла (в). d — морфология полярных сияний Юпитера, наблюдаемая с помощью ультрафиолетового спектрографа (UVS) на орбитальном аппарате «Юнона». Фото: Природная астрономия (2024 г.). DOI: 10.1038/s41550-024-02270-3
Впечатляющие полярные сияния, наблюдаемые на Земле, известные как Северное и Южное сияние, были источником восхищения на протяжении веков. С 10 по 12 мая 2024 года самое мощное явление северного сияния за 21 год напомнило нам о потрясающей красоте этих небесных световых шоу.
Недавно космические физики с факультета наук о Земле Гонконгского университета (HKU), в том числе профессор Биньчжэн Чжан, профессор Чжунхуа Яо и доктор Цзюньцзе Чен, вместе со своими международными сотрудниками опубликовали в журнале Nature Astronomy статью, в которой исследуются фундаментальные законы, управляющие разнообразными полярными сияниями, наблюдаемыми на планетах, таких как Земля, Юпитер и Сатурн.
Эта работа дает новое понимание взаимодействия между планетарными магнитными полями и солнечным ветром, обновляя хрестоматийную картину гигантских планетарных магнитосфер. Их результаты могут улучшить прогнозирование космической погоды, направить будущие исследования планет и вдохновить на дальнейшие сравнительные исследования магнитосферной среды.
Раскрытие разнообразия планетарных полярных сияний
Земля, Сатурн и Юпитер генерируют собственное магнитное поле, подобное диполю, что приводит к магнитной геометрии в форме воронкообразного купола, которая заставляет энергичные электроны космоса выпадать в полярные регионы и вызывать полярные полярные сияния.
Тем не менее, эти три планеты различаются во многих аспектах, включая их магнитную силу, скорость вращения, состояние солнечного ветра, активность Луны и т. д. Неясно, как эти разные условия связаны с различными полярными сияниями, которые наблюдались на этих планетах на протяжении десятилетий.
Используя трехмерные расчеты магнитной гидродинамики, которые моделируют связанную динамику электропроводящих жидкостей и электромагнитных полей, исследовательская группа оценила относительную важность этих условий в управлении основной морфологией полярных сияний планеты.
Объединив условия солнечного ветра и вращение планеты, они определили новый параметр, который контролирует основную структуру полярных сияний, что впервые хорошо объясняет различные структуры полярных сияний, наблюдаемые 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 выявило сложное взаимодействие между солнечным ветром и вращением планет, обеспечивая более глубокое понимание полярных сияний на разных планетах. Эти результаты не только расширят наши знания о полярных сияниях в нашей Солнечной системе, но и потенциально распространятся на изучение полярных сияний в нашей Солнечной системе. экзопланетных систем», — сказал профессор Биньчжэн Чжан, главный исследователь и первый автор проекта.
«Мы узнали, что полярные сияния на Земле и Юпитере различны с 1979 года. Большим сюрпризом является то, что их можно объяснить с помощью единой теории», — добавил профессор Денис Гродент, руководитель института STAR в Льежском университете и соавтор исследования. автор проекта.
Развивая наше фундаментальное понимание того, как планетарные магнитные поля взаимодействуют с солнечным ветром, вызывая полярные сияния, это исследование имеет важные практические применения для мониторинга, прогнозирования и изучения магнитной среды Солнечной системы.
Это исследование также представляет собой важную веху в понимании закономерностей полярного сияния 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.
Информация от: Университетом Гонконга
