Аароральные дуги

Основной формой свечения на вечернем небе высоких широт считается однородная спокойная дуга или лента со средней интенсивностью. С развитием активности пояаляются лучи, складки, изгибы, но когда активность сияний спадает, складки исчезают, лента возвращается к однородной форме. Повидимому однородная дуга, дискретная или диффузная, представляет собой фундаментальное свойство полярных сияний.

Поскольку свечение вызывается высыпающимися в атмосферу электронами и протонами, первый вопрос — энергетический спектр и пространственное распределение заряженных частиц в окрестностях дуги. Второй вопрос — причина сброса частиц в конус потерь и третий — распределение электрического потенциала, физические механизмы ускорения частиц в этом районе.
Электрический потенциал поперек дискретной дуги имеет структуру «перевернутого V..
Его можно определить, измеряя энергию вызывающих свечение электронов. Пример нарастания и затем спада энергии электронов показан на рис 1а. Правда, как сообщает авторитетный экспериментатор Patrick T. Newell , чистые случаи перевернутого V не превалируют, часто структуры более сложные, как показано на рис 1б.

Похоже, однако, что перевернутые V не создают дугу сияния, а скорее лишь сопровождают ее. Размер дискретной дуги — несколько сот метров, тогда как размер перевернутого V в проекции на ионосферу 30-35 км.

Природу дискретных дуг обычно связывают с ускорением электронов горячей плазмы квази-статическими продольными электрическими полями. Наблюдения указывают на важную роль ионно-циклотронного аномального сопротивления. Теория формирования продольного потенциала еще не очень развита, неясно, какая роль отводится волновым процессам. Наряду с измерением ускоренных электронов, измеряются и ускоренные продольным потенциалом ионы.

Диффузные дуги много шире дискретных и повидимому создаются высыпанием как протонов так и электронов за счет питч-углового рассеяния в конус потерь на электростатических циклотронных волнах.

Более подробно о формах полярных сияний см auroform.htm