Kuzey ışıklarının gizemi çözüldü

Kuzey ışıklarının elektronları hızlandıran Alfven adı verilen güçlü elektromanyetik dalgalardan kaynaklandığına dair teori kanıtlandı.

İnsanlar binlerce yıldır kuzey ışıklarını gözlemledi. Çin folklörüne göre ışıklara tanık olan genç bir kadın, Çin halkının efsanevi atası  İmparator Xuanyuan'ı doğurdu. MS. 1230'dan kalma bir Norveç yazıtında, kuzey ışıklarının okyanusu yaktığı görülürken,  Benjamin Franklin 1778'de kutuplardaki kar ve buz yoğunlaştırıcı elektrik yüklerinin bir auroraya neden olduğunu teorileştirdi.

Bazı Kızılderili halkları, ışıkların ölen arkadaşlarının gökyüzünde dans eden ruhları olduğuna inandı  ve Amerikan İç Savaşı’ndaki askerler, ışıkların varlığının Tanrı'nın Güney'in* tarafında olduğu anlamına geldiğini varsaydı.

Ancak, “Aurora Borealis” olarak da adlandırılan kuzey ışıkları, binlerce yıldır insanlığı büyülemesine rağmen, tam olarak nasıl oluştuğu hiçbir zaman çözülemedi. Şimdi bilim insanları, etkileyici kozmik ışıltının, belirli koşullar altında elektronları hızlandıran Alfven dalgaları adı verilen güçlü elektromanyetik dalgalardan kaynaklandığına dair kesin kanıtlara sahip olduklarını söyledi. 

Diğer taraftan, 1946'da Rus fizikçi Lev Landau, elektronların bir dalganın elektrik alanında “sörf yaptığını” teorileştirmiş ve bu duruma Landau sönümlemesi adını vermişti.

KUZEY IŞIKLARI NASIL OLUŞUYOR?

Nature Communications dergisinde bu hafta yayınlanan çalışmada, Iowa Üniversitesi'ndeki bilim insanları Landau'nun tahminlerini doğruladı. Çalışmanın yazarlarından Greg Howes, "Ölçümler, bu küçük elektron popülasyonunun Alfven dalgasının elektrik alanı tarafından bir dalgayı yakalayan ve dalga ile birlikte hareket ettikçe sürekli olarak hızlanan bir sörfçüye benzer şekilde ‘rezonans ivmesine’ maruz kaldığını ortaya çıkardı” dedi. 

Bununla birlikte Howes, Güneş patlamalarının  bazen şiddetli jeomanyetik fırtınaları tetikleyebildiğini söyledi. Ardından bu fırtınaların, manyetik alan çizgilerinin koptuğu ve yeniden şekillendiği, "aniden serbest kalan gerilmiş bir lastik bant gibi", Dünya'ya doğru geri çekildiği ve  "manyetik yeniden bağlantı"adı verilen bir süreci yönlendirdiğini açıkladı.

Howes,”Bu geri dönüş, manyetik alan boyunca Dünya'ya doğru ilerleyen Alfven dalgalarını başlatır. Alfven dalga hızının elektron termal hızını aştığı 20 bin kilometrenin altındaki irtifalarda, Alfven dalgasıyla aynı yönde hareket eden elektronlar hızlanır” ifadelerini kullandı.

Howes, saatte 72 milyon kilometreye kadar hızlarda seyahat eden elektronların “Dünya'nın manyetik alanı boyunca aşağı doğru aktığını” ve nihayetinde üst atmosferin ince havasındaki oksijen ve nitrojen atomları ve molekülleriyle çarpıştığını' açıkladı. Bu etki, ise kuzey ışıkları olarak bilinen ışık perdesine neden oluyor.

Öte yandan, bu durum 40 yıldan fazla bir süredir anlaşılmış olsa da, Iowa Üniversitesi liderliğindeki araştırma ekibi kuzey ışıklarının oluşumunu ilk kez laboratuvarda simüle etti.

NASA, ABD Enerji Bakanlığı ve ABD Ulusal Bilim Vakfı'ndan sağlanan fonla araştırmacılar, Alfven dalgalarının Dünya'ya doğru hızlandırılmış elektronları incelemek için UCLA'nın Temel Plazma Bilim Tesisi'nde Büyük Plazma Cihazı (LPD) kullanarak çok sayıda simülasyon gerçekleştirdi.

Araştırmacılar ayrıca, LPD'nin güçlü manyetik alan bobinlerini kullanarak özel bir oda içinde Dünya'nın manyetik alanını yeniden oluşturdu. Ardından da atmosferin etrafında var olana benzer bir plazma üretti.

Howes, "Özel olarak tasarlanmış bir anten kullanarak, bir bahçe hortumunu hızla yukarı ve aşağı sallamak ve dalganın hortum boyunca hareketini izlemek gibi, makineden aşağı Alfven dalgaları başlattık. Bu şekilde, elektronlar dalgada 'sörf yaparken', nasıl enerji kazandıklarını ölçtük. Kuzey ışıklarının parıltısını yeniden yaratamasak da, ölçümlerimiz  simülasyonlarından gelen tahminlerle eşleşti.Alfven dalgalarında gezinen elektronların elektronları saatte, 72  milyon kilometre hıza kadar çıkarabileceğini ve bunun aurora etkisine neden olabileceğini kanıtladık” dedi. 

KUZEY IŞIKLARI NERELERDEN GÖZLEMLENEBİLİR?
Öte yandan, süreç sürekli olarak gerçekleştiğinden, resmi bir kuzey ışıkları sezonu bulunmuyor. Ancakı Kuzey Kutup Dairesi içindeki Alaska, İzlanda, kuzey Rusya ve kuzey Kanada gibi bölgelerdei  özellikle ilkbahar ve sonbahar ekinokslarındai Eylül'den Mart'a kuzey ışıklarını gözlemlemek mümkün.

Bazen, Güneş rüzgarları daha yoğunsa, ışıklar daha düşük enlemlerde gözlemlenebiliyor. Howes, “Kuzey ışıkları kararsız bir fenomendir: Onlara neyin sebep olduğunu bilmek önemli, ancak bazılarının neden diğerlerinden daha parlak olduğunu anlamak çözülmemiş bir zorluk olmaya devam ediyor" dedi.

ntv.com.tr