De aurorae van de aarde ontstaat wanneer geladen deeltjes uit de magnetosfeer moleculen in de atmosfeer raken, ze te activeren of zelfs te ioniseren. Terwijl de moleculen ontspannen naar de grondtoestand, ze zenden een foton van zichtbaar licht uit in een karakteristieke kleur. Deze botsende deeltjes - grotendeels elektronen - worden versneld door gelokaliseerde elektrische velden parallel aan het lokale magnetische veld dat optreedt in een gebied dat verschillende aardstralen overspant.

Het bewijs van deze elektrische velden is geleverd door klinkende raket- en ruimtevaartuigmissies die dateren uit de jaren zestig, toch is er geen definitief vormingsmechanisme aanvaard. Om een ​​goed onderscheid te maken tussen een aantal hypothesen, onderzoekers hebben behoefte aan een beter begrip van de ruimtelijke en temporele verdeling en evolutie van deze velden. Toen de clustermissie van de European Space Agency (ESA) in 2008 haar perigeum verlaagde, deze waarnemingen mogelijk geworden.

Cluster bestaat uit vier identieke ruimtevaartuigen, vliegen met scheidingen die kunnen variëren van tientallen kilometers tot tienduizenden. Gelijktijdige observaties tussen de vier vaartuigen stellen ruimtefysici in staat om de 3D-structuur van het elektrische veld af te leiden.

Marklund en Lindqvist verzamelen en vatten de bijdragen van Cluster aan ons begrip van het poollichtversnellingsgebied (AAR) samen. het gebied van de ruimte waarin de hierboven beschreven processen plaatsvinden.

Door een groot aantal Clustertransits door deze regio te verzamelen, natuurkundigen hebben afgeleid dat de AAR over het algemeen ergens tussen 1 en 4,4 aardstralen boven het oppervlak kan worden gevonden, waarbij het grootste deel van de versnelling plaatsvindt in het onderste derde deel. Ondanks deze relatief brede "statistische AAR, " het versnellingsgebied op een bepaald moment is meestal dun; in één waarneming, bijvoorbeeld, de AAR was beperkt tot een hoogtebereik van 0,4 aardradius, terwijl de eigenlijke laag waarschijnlijk veel dunner was dan dat. De waarnemingen kunnen de dikte van de eigenlijke laag niet op unieke wijze bepalen, die zo klein kan zijn als de orde van 1 kilometer, zeggen de auteurs. Er wordt waargenomen dat dergelijke structuren minuten per keer stabiel blijven.

Clustermetingen hebben ook licht geworpen op het verband tussen de waargenomen vorm van de elektronenversnellingspotentiaal en de onderliggende plasmaomgeving. Zogenaamde S-vormige potentialen ontstaan ​​in de aanwezigheid van scherpe plasmadichtheidsovergangen, terwijl U-vormige grenzen verband houden met meer diffuse grenzen. Echter, de dynamische aard van ruimteplasma betekent dat de morfologie van een grens kan verschuiven op tijdschalen van minuten, zoals blijkt uit een casus.

In totaal, Twee decennia aan clusterobservaties hebben ons begrip van de processen - zowel lokaal als algemeen - die resulteren in de prachtige aurorae van onze planeet aanzienlijk verbeterd. Met de missies verlengd tot 2022, de komende jaren kunnen we meer inzicht verwachten.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Eos, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.