«Ідея про те, що ці хвилі можуть збуджувати електрони, які створюють полярне сяйво, виникла понад чотири десятиліть тому, але це вперше, коли ми змогли остаточно підтвердити, що це працює», - сказав фізик Крейг Клетцинг з Університету Айови.

За його словами, ці експерименти дозволили вченим провести ключові вимірювання, які показують, що космічні вимірювання і теорія дійсно пояснюють основний спосіб створення північних сяйв.

Такі хвилі були описані шведським інженером-електриком Ганнесом Альвеном ще в 1942 році, на його честь вони й були названі. Ці хвилі - важливий механізм перенесення енергії та імпульсу в магнітогідродинамічних системах, тобто вони здатні прискорювати частинки.

Альвенівські хвилі спостерігалися в силових лініях магнітного поля Землі, космічні апарати також спостерігали спрямовані на Землю альвенівські хвилі над полярними сяйвами.

Тому група вчених на чолі з фізиком Джимом Шредером з Уітон-коледжу використовувала Великий плазмовий пристрій (LAPD) в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі, щоб ближче розглянути це явище.

«Цей складний експеримент вимагав вимірювання дуже невеликої популяції електронів, які рухаються по камері LAPD майже з тією ж швидкістю, що й альвенівські хвилі», - сказав фізик Трой Картер з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі.

Команда генерувала альвенівські хвилі в плазмі в LAPD, одночасно вимірюючи розподіл електронів за швидкостями в умовах, відповідних формуванню полярних сяйв.

Учені виявили, що альвенівські хвилі передають енергію електронам в резонансі з хвилями - швидкість, аналогічна фазовій швидкості хвиль.

Цей процес відомий як затухання Ландау: передача енергії від хвилі до частинки послаблює хвилю, що запобігає виникненню нестабільності. Потім, порівнявши свої результати з модельним полярним сяйвом, вчені змогли продемонструвати, що швидкість збудження електронів відповідає затуханню Ландау в реальних умовах.