Nyligen har en forskargrupp ledd av professor Lu Quanming och prof. Gao Xinliang från School of Earth and Space Sciences och Deep Space Exploration Laboratory vid University of Science and Technology of China (USTC) avslöjat den bakomliggande orsaken till diffus norrsken. formation dominerad av korvågor i jordens inre magnetosfär.

Deras resultat, med titeln "Why chorus waves are the dominant driver for diffus auroral precipitation", publiceras i tidskriften Science Bulletin .

Diffusa norrsken spelar en avgörande roll för att aktivera den polära jonosfären och representerar en stark kopplingsmekanism mellan jordens magnetosfär och jonosfär. De uppstår från kollisionen av elektroner med atmosfäriska molekyler efter att plasmavågor i magnetosfären sprider elektronerna in i förlustkonen genom resonansspridning, vilket får dem att fällas ut i atmosfären.

Dessutom anses whistler-mode chorus-vågor och elektromagnetiska elektroncyklotron-harmoniska (ECH) vågor som de två viktigaste vågmoden som är ansvariga för att inducera diffus norrskensbildning. Även om båda vågtyperna teoretiskt sett förväntas bidra lika, visar observationsdata att körvågor övervägande påverkar bildningen, vilket utgör en vetenskaplig utmaning som snarast måste åtgärdas.

Gemensamma observationer från Van Allen Probe A-satelliten och DMSP-satelliter i USA har funnit att korvågor och ECH-vågor har jämförbara amplitudstyrkor och oberoende kan orsaka elektronutfällning i polarområdena. Ännu viktigare, ett länge försummat observationsfenomen avslöjades:det finns en signifikant negativ korrelation mellan amplituderna för de två plasmavågorna, vilket indikerar att amplituden för ECH-vågor är starkt undertryckt av körvågor.

Satellitstatistik visar vidare att den undertryckande effekten av körvågor på ECH-vågor är utbredd globalt. Genom att använda datorpartikelsimuleringsmetoder och data från Japans Arase-satellit bekräftades det att körvågor effektivt kan hämma ECH-vågor genom att snabbt omforma elektronfördelningar.

Dessa forskningsrön indikerar att även om både körvågor och ECH-vågor kan orsaka diffusa norrsken, blir körvågor i slutändan de primära bidragsgivarna till diffus norrskensbildning på grund av deras undertryckande effekt på ECH-vågor. Körvågornas dominans är en oundviklig konsekvens av interaktionen mellan dessa två våglägen. Dessa nya upptäckter förväntas främja vår omfattande förståelse av diffusa norrskensfenomen på jorden och andra planeter.

Mer information: Xinliang Gao et al, Varför körvågor är den dominerande drivkraften för diffus norrskensnederbörd, Science Bulletin (2023). DOI:10.1016/j.scib.2023.12.009

Tillhandahålls av University of Science and Technology i Kina