Steve úgy néz ki, mint egy aurora, de nem az • Earth.com

A lenyűgöző zöld, piros és lila függönyeivel elbűvölő aurora már régóta rabul ejti az éjszakai égboltot. Azonban a közelmúltban furcsa, aurora-szerű jelenségek – a „Steve” néven ismert ibolyafehér csíkok – és a gyakran kísérő… Ragyogó zöld „Picket Fence” – felkeltette a tudósok és az égbolt figyelőinek érdeklődését egyaránt.

Először 2018-ban azonosították a leghíresebb aurora, Steve változataként, amelyet egy 2006-os gyerekfilm egyik szereplőjéről neveztek el, és a kerítésjelenséget eredetileg ugyanazon fizikai folyamatok termékének tartották, mint az aurórát. Ez a feltételezés azonban számos kérdést megválaszolatlanul hagyott egyedi eredetével kapcsolatban Izzólámpa.

Egy új mechanizmus égboltokat generál

Lépjen be Claire Gaskey, egy ígéretes végzős fizikus hallgató a University of the Universityn Kaliforniai Egyetem, Berkeley. Gaske érdekes magyarázatot javasolt ezekre a jelenségekre, egy egészen más fizikai mechanizmust javasolva, mint a hagyományos auroráké.

„Ez bizonyos esetekben felborítaná a fényt és energiát létrehozó modellünket az aurórában” – mondta Gaskey. „Nagyon klassz, és jelenleg ez az egyik legnagyobb rejtély az űrfizikában.”

Az Űrtudományi Laboratóriummal együttműködve (SSL) Berkeleynél Gaske kéri a NASA Küldetés, hogy rakétát indítsanak az aurora borealisra, hogy igazolják a hipotézist. Ez a kutatás egybeesik azzal, hogy a Nap 11 éves ciklusának aktívabb szakaszába lép, így ez alkalmas pillanat az olyan ritka események tanulmányozására, mint Steve és a kerítés.

„Steve” megkülönböztetése a közönséges aurórától

Gaskey kutatásai az elektromos mezők furcsa viselkedésére összpontosítanak a felső légkörben. Azt sugallja, hogy ezek a mezők a Föld mágneses mezőjével párhuzamosan létrehozhatják a kerítésjelenségben megfigyelhető színspektrumot.

Ez a hipotézis megkérdőjelezi a fény- és energiatermelés jelenlegi modelljeit, és fontos következményekkel jár a Föld magnetoszférája és az ionoszféra közötti kölcsönhatás megértésében.

A közönséges aurórákat a napszél a Föld magnetoszférájában lévő részecskék okozza, amelyek hatására a felső légkör oxigén- és nitrogénmolekulái meghatározott frekvenciájú fényt bocsátanak ki.

A STEVE azonban a bíbor vagy az ibolya körüli frekvenciák széles skáláját mutatja, a kék fény nélkül, amely az aurora energikusabb részecske-kölcsönhatásaira jellemző. Érdekes módon Steve és a kerítés alacsonyabb szélességi fokon található, mint a tipikus aurora, talán még az Egyenlítő közelében is.

Párhuzamos elektromos mezők játszanak

Gaskey kutatása azt állítja, hogy a „kerítésből” származó kibocsátásokat a Föld mágneses mezőjével párhuzamos, alacsony magasságban lévő elektromos mezők generálják. Az ionoszféra széles körben elfogadott fizikai modelljével kimutatta, hogy egy méterenként körülbelül 100 millivoltos párhuzamos elektromos tér körülbelül 110 km-es magasságban képes felgyorsítani az elektronokat.

Ez a gyorsulás elegendő az oxigén- és nitrogénatomok aktiválásához, ami gázkibocsátáshoz vezet. Fényspektrum Megfigyelhető a „Picket Fence” és a „Steve’s” utánvilágításban. Egyedülálló körülményeket is azonosított ebben a régióban, mint például az alacsony plazmasűrűség és a semleges oxigén- és nitrogénatomok fokozott jelenléte. Ezek szigetelőként működhetnek, megakadályozva, hogy az elektromos mező rövidzárlatot okozzon.

„Ha megnézzük a kerítés hatótávolságát, az sokkal zöldebb, mint amire számítana. Nincs olyan kék szín, amely a nitrogénionizációból származik” – mondta Gaskey. „Ez azt sugallja, hogy a kerítésnek csak egy meghatározott energiatartománya van. elektronok, amelyek létrehozhatják ezeket a színeket.” „Nem jöhet az űrből a légkörbe, mert ezeknek a részecskéknek túl sok energiájuk van.”

Ehelyett azt mondta: „A kerítés által kibocsátott fényt részecskék generálják, amelyeket ott, a térben párhuzamos elektromos térrel kell energiával ellátni, amely mechanizmus nagyon különbözik az általunk tanulmányozott vagy ismert auróráktól.” előtt.”

Keresd Steve-et rakétákkal

Brian Hardingaz SSL kutatófizikusasszisztense és Gaskey tanulmányának társszerzője, kiemeli ennek a felfedezésnek a fontosságát.

„Az az igazán érdekes Clare dolgozatában, hogy néhány éve tudjuk, hogy Steve spektruma azt mutatja, hogy valami nagyon furcsa fizika folyik. Nem tudtuk, mi az” – mondta Brian. „Clare kutatása azt mutatta, hogy párhuzamos elektromos mezők képesek megmagyarázni ezt a furcsa spektrumot.

A csapat azt javasolja, hogy rakétákat indítsanak Alaszkából, hogy megmérjék az elektromos és mágneses tereket ezeken a jelenségeken belül, azzal a céllal, hogy ellenőrizzék hipotéziseik érvényességét. Ez a törekvés összhangban van a NASA alacsony költségű világűrbe jutásával (LCAS) Várhatóan elmélyíti a felső légkör kémiájának és fizikájának megértését. Kezdetben a célpont az úgynevezett megerősített aurora lesz, amely egy szokásos aurora, amely „Steve” és „kerítés”-szerű kibocsátásokat tartalmaz.

„A megerősített aurora alapvetően ez a fényes réteg, amely a normál aurórához tartozik. A színek hasonlítanak a kerítéshez, mivel nincs annyi kék, több a zöld az oxigénből és a piros a nitrogénből. A hipotézis az, hogy ezek a kerítésből is származnak.” A párhuzamos elektromos mezők útja, de sokkal gyakoribbak, mint a kerítések.”

A terv nem csak az, hogy „egy rakétát repüljünk át ezen a továbbfejlesztett rétegen, hogy ténylegesen először megmérjük a párhuzamos elektromos mezőket” – mondta, hanem az is, hogy küldjenek egy második rakétát molekulák mérésére nagyobb magasságban, „a körülmények közötti különbségtétel érdekében. ” „Az egyik, amelyik aurórát okoz.” Végül abban reménykedik, hogy lesz egy rakéta, amely közvetlenül átrepül Steven és a kerítésen.

A kíváncsiság hajtja az aurora keresését, Steve.

Gaskey sikerét a légkör különböző rétegeit, köztük a mezoszférát és a sztratoszférát tanulmányozó szakértőkkel való együttműködésnek tulajdonítja. Ez a multidiszciplináris megközelítés jelentős előrelépést tett lehetővé az aurora és a STEVE közötti különbség megértésében.

Harding, Gaske és munkatársaik javaslatot nyújtottak be a NASA-nak egy rakétahadjárat elindítására idén ősszel, és 2024 első felében várható válasz a kiválasztásra. Gaske és Harding úgy látja, hogy a kísérlet kulcsfontosságú lépés az emberiség kémiájának és fizikájának megértése felé. A bolygó. A felső légkör, az ionoszféra és a Föld magnetoszférája.

„Meg kell mondani, hogy a jövőben sok tanulmány fog készülni arról, hogy ezek az elektromos mezők hogyan kerültek oda, milyen hullámok kapcsolódnak hozzájuk vagy nem, és ez mit jelent a Föld légköre és a világűr közötti nagyobb energiaátvitel szempontjából. – mondta Harding. – Igazán nem tudjuk. Clare papírja az első lépés ebben a megértésben.

A csapat kíváncsian várja a NASA döntését a tervezett rakétahadjáratról, amely 2024 első felében várható.

Röviden: a Claire Gaske által vezetett kutatás döntő előrelépést jelent az űrfizika terén. Gaskey kiemelte „Steve” megfoghatatlan természetét és a „kerítést”, ami más, mint az aurora borealis. A napciklus előrehaladtával ezek az eredmények nemcsak e jelenségek rejtélyeinek megfejtését ígérik, hanem a Föld és az űr közötti dinamikus kölcsönhatás szélesebb körű megértését is javítják.

Bővebben az északi fényről

Az Aurora Borealis, közismert nevén az északi és a déli fény, elbűvölő természetes fényshow a Föld sarki égboltján. Ez a Föld légköre és a napszél csodálatos kölcsönhatása miatt következik be.

Amint azt fentebb részletesen tárgyaltuk, a tudósok úgy vélik, hogy a STEVE-ot és a kerítést ugyanazok a fizikai folyamatok okozzák, mint az aurórát. Ez a hiedelem azonban sok megválaszolatlan kérdést hagyott maga után egyedi izzó kibocsátásuk eredetével kapcsolatban.

Eredete: napkapcsolat

A Nap, mint energia- és részecskék forrása, folyamatosan napszelet bocsát ki, amely töltött részecskék folyamai. Föld felé vezető útjuk során ezek a részecskék találkoznak a Föld mágneses mezőjével, amely döntő szerepet játszik az aurora kialakulásában.

Amikor eléri a Földet, a napszélre hatással van a mágneses tere. A Föld térbe nyúló mágneses tere pajzsként működik, és ezeket a részecskéket a pólusok felé irányítja. Itt mágneses erővonalak vezetik ezeket a töltött részecskéket a Föld felső légkörébe.

Megjeleníti Steve zászlaját és az északi fényt

Az aurora alapjelensége akkor következik be, amikor ezek a töltött részecskék, különösen az elektronok olyan gázokkal ütköznek a Föld légkörében, mint az oxigén és a nitrogén. Ez az ütközés energiát ad át a gázmolekuláknak, izgatja őket, és fényt bocsát ki belőlük, ami az auroral-megjelenítések lényege.

Az aurora és a STEVE sajátos színei, amelyek a zöldtől a vöröstől a kékig és liláig terjednek, az érintett gáz típusától és ezen kölcsönhatások magasságától függenek.

A naptevékenység nagymértékben befolyásolja az aurora borealis intenzitását és gyakoriságát. A szoláris maximum idején a megnövekedett napkitörések és a koronatömeg kilökődése intenzívebb és gyakoribb fényt eredményez. Ezzel szemben a szoláris minimum csökkenti az auroral aktivitást.

Kulturális és történelmi jelentősége

Az aurórák vizuális pompájukon kívül értékes betekintést nyújtanak a Föld magnetoszférájának dinamikájába és a napsugárzással való kölcsönhatásába. Az aurora tanulmányozása hozzájárul ahhoz, hogy megértsük, hogyan véd meg minket a Föld mágneses tere a káros napsugárzástól.

Az aurora borealis különleges helyet foglal el a különböző kultúrákban, mítoszokat és folklórt inspirál. A skandináv mitológiában a valkűrök pajzsaitól kezdve az ősi szellemek bennszülött hiedelmeiben való megjelenítéséig az aurora borealis csodák és inspiráció forrása volt a történelem során.

Röviden, az aurora borealis lenyűgöző szépségével több, mint egy vizuális látvány. Ez egy dinamikus kölcsönhatás a napszél és bolygónk mágneses mezeje között, amely betekintést nyújt a Föld védőpajzsába, és továbbra is lenyűgözi az embereket a kultúrák és nemzedékek között.

A teljes tanulmány a folyóiratban jelenik meg Geofizikai kutatási levelek.

—

Mint amit olvastam? Iratkozzon fel hírlevelünkre, hogy lebilincselő cikkeket, exkluzív tartalmakat és legújabb frissítéseket kapjon.

—

Látogasson el hozzánk az EarthSnap-re, egy ingyenes alkalmazásra, amelyet Eric Ralls és az Earth.com hozott Önnek.