天空中绿光的可能原因

来自国立研究大学高等经济学院、IKI RAS 和 IZMIRAN 的一组俄罗斯科学家描述了在高强度电磁辐射下发生的电磁波调制不稳定性在电离层的尘埃等离子体中的发展。研究人员考虑了电离层等离子体粒子的非弹性碰撞，也制定了未来需要考虑的新问题和应用。

天空中绿光的可能原因

研究结果发表在《等离子体物理学》杂志上。调制相互作用对于解释各种自然现象很重要。这是等离子体从弱湍流状态转变为强湍流状态的关键过程。在弱湍流的情况下，等离子体中的波表现混乱，但彼此之间的相关性很差，与强湍流相反，当它们之间的相互作用显着时，导致形成强相关结构（孤子、空子、细丝）、磁产生场，并发生加热和有效的粒子加速。

在 2009 年的一项先前工作中，科学家们研究了在高速流星雨存在的情况下，在 80 至 120 公里高度的电离层等离子体中发生调制不稳定性的可能性。事实证明，流星雨导致在这些高度形成尘埃等离子体，进而对等离子体中非线性过程的流动性质产生重大影响。

在这项新研究中，作者注意到中性物质（中性原子）与尘埃电离层等离子体的电子和离子的非弹性碰撞的重要作用。在这种情况下，调制不稳定性对尘埃电离层等离子体中电磁波传播的影响在 90-120 公里的高度非常重要。这是航天器被加热的大气层致密层的高度。到达这些高度后，流星体蒸发，然后流星物质凝结，形成小颗粒，成为尘埃等离子体的一部分。

尘埃等离子体中的调制不稳定性会影响电磁噪声频谱的低频区域，并有助于产生可以到达地球表面的次声波。“次声波可以由火山爆发、地震、超音速飞机飞行、地面爆炸等产生。在这方面，对我们来说重要的是想象次声源的性质，这使我们能够了解它的起源，”文章的作者、国立研究型大学高等经济学院物理系教授、院长说IKI RAS Sergey Popel实验室的负责人。

在 110-120 公里高度的调制相互作用可以解释在 557.7 nm 波长处天空中绿光的增加。它导致产生尘埃声波，在超过 110 公里的高度不稳定，从而形成涡流。反过来，这些物质在不同的高度混合 - 有化学反应的条件，伴随着光子的释放。正是他们以天空的绿色光芒的形式显现自己。

此外，调制相互作用导致在强大的加热设施（如 HAARP、EISCAT 等）运行期间电离层中电子和离子浓度的不均匀性形成。此外，文章作者还研究了流星尾巴的尘埃等离子体。事实证明，在这种情况下，调制相互作用也解释了观察到的效应，例如流星通过期间的电子噪声。

“我们的结果对于解释和描述地球电离层和大气中的自然现象非常重要，特别是电磁波在 90 至 120 公里高度的传播。计划继续研究在HAARP、EISCAT和其他影响地球大气状态的装置运行期间对电离层中不均匀性的调制激发的影响，”Sergey Popel 评论道。