norrsken, även känt som norr- eller söderljus beroende på var de förekommer, är naturliga uppvisningar av ljus på jordens himmel. Vanligtvis, dessa lampor är svagt närvarande på natten. Dock, ibland, dessa annars svaga drag exploderar i ljusstyrka och kan till och med delas upp i separata glödande kännetecken, framträder som spektakulära skurar av lysande manifestationer. Detta slående och pittoreska fenomen är känt som ett norrskensuppbrott.

Nu, Japanska forskare har kvantitativt bekräftat hur energiskt detta fenomen kan vara. Genom att använda en kombination av banbrytande, markbaserad teknik och nya rymdburna observationer, de har visat den väsentliga rollen av en norrskensupplösning för att jonisera den djupa atmosfären. Forskningen främjar förståelsen av ett av de mest visuellt fantastiska naturfenomenen. Fynden publicerades i Jorden, Planeter och rymden den 23 januari, 2019.

Solen avfyrar strålar av laddade partiklar, eller plasma, mot jorden. Kallas även solvindar, denna plasma består till största delen av elektroner, protoner och alfapartiklar. När dessa partiklar interagerar med jordens magnetfält, elektriska strömmar förs av elektroner in i jordens atmosfär. Denna reaktion mellan elektronerna och deras atmosfäriska beståndsdelar avger ljus av varierande färg och komplexitet, synlig som ett norrsken. Dock, lite är känt om hur energiska elektronerna kan vara när dessa ljus exploderar i de fantastiska ljusshowerna som kallas norrskensuppbrott. Än så länge, antagandet har varit att elektroner med en specifik energinivå är ansvariga för detta sällsynta fenomen.

I den nya studien, forskarna rapporterar att i motsats till konventionellt tänkande, en specifik typ av elektroner med mycket högre energi, kallade strålningsbältets elektroner, är inblandade i norrskensuppbrottet. Uppkallad efter deras plats i jordens strålningsbälte, strålningsbältets elektroner hade inte varit tydligt förknippade med norrskensbrott tidigare. Forskargruppen baserade sina slutsatser på ett dataset som samlats in via avancerad teknik och simuleringar.

"Strålningsbältets elektroner frigörs från jordens magnetfält och laddar mesosfären under norrskensupplösning. Detta faktum bekräftades kvantitativt av både banbrytande, markbaserade och nya rymdburna observationer, " tillägger Ryuho Kataoka, Ph.D., docent vid Statens polarforskningsinstitut och motsvarande författare. "Denna studie ger också ett bra exempel på hur Arase-satelliten och PANSY-radarn kan samarbeta för att förstå sambandet mellan rymden och atmosfären."

I sina framtida forskningssträvanden, Professor Kataoka och hans team hoppas kunna förstå hur strålningsbältets elektroner frigörs under den kortvariga perioden av norrskensupplösning. "Det slutliga målet är att förstå samspelet mellan norrsken och strålningsbälten, ", tillägger professor Kataoka.