Ko so skrivnostno žareče zelene črte v letu 2018 zasvetile finsko nebo, niso zaznali navdušeni lovci na auroro. Vzorec svetlobe je bil neznan in nenavadno popoln, segal je proti obzorju kot niz nebesnih peščenih sipin.
Zagotovo se je svetlobna oddaja, ki so jo državljani znanstveniki poimenovali "sipine", izkazala za novo vrsto aurore. Ta aurora nastaja zaradi dramatičnega plesa gravitacijskih valov in atomov kisika, kažejo nove ugotovitve, objavljene danes (29. januarja) v reviji AGU Advances.
Pot do odkritja se je začela pred leti, ko je skupina ljubiteljev aurore poslala e-pošto Minni Palmroth, profesorici računalniške vesoljske fizike na univerzi v Helsinkih in jo prosila, naj se pridruži njihovi Facebook skupini. Cilj? Naj Palmroth razloži fiziko, ki stoji za avrorami, ki so jo fotografirali.
Palmroth je to vesel. Čez nekaj časa je ugotovila, da se njeni odgovori ponavljajo - zato je izdala vodnik po aurori. Toda oktobra 2018 so se ji vrnili lovci aurore s podobami zagonetne aurore.
"Potem sem spoznal, da ne ... tega še nisem videl," je Palmroth povedal Live Science. Na prvi pogled so bile te črte posledica gravitacijskih valov ali motenj gostote v zgornji atmosferi. Zgornja atmosfera je prežeta s številnimi različnimi gravitacijskimi valovi, ki tečejo v različnih smereh in so različnih frekvenc in velikosti. A ta razlaga se ni zdela mogoča, saj so se valovi tako enakomerno razširili.
Tako sta Palmroth in njena ekipa organizirali akcijo za 7. oktober zvečer, kjer so zbirali znanstvenike in državljane po vsej Finski za fotografiranje sipin. Z analizo teh fotografij je ekipa začela razumeti fiziko, ki stoji za pojavom.
To niso prvič, da so lovci z auroro prepoznali nov nebesni pojav; državljanski znanstveniki so tudi v letu 2018 odkrili nebesni sij, ki ga ljubkovalno poimenujejo STEVE.
"Sodelovanje z državljanskimi znanstveniki postaja vse pomembnejše, saj lahko postanejo" mobilni senzorji ", ki z lahkoto lovijo zanimivo auroro in ujamejo nove lastnosti, ki jih znanstveniki prej niso opazili," je dejal Toshi Nishimura, znanstveni izredni profesor za elektro in računalniško tehniko v Bostonu Univerzitetni center za vesoljsko fiziko, ki ni bil del študije.
Nevidne gravitacijske valove
Rezultat Aurora je, ko sonce nabije nabite delce proti našemu planetu. Ti delci potujejo po črtah magnetnega polja na polah našega planeta in se zaletavajo v atome in molekule v naši atmosferi, zaradi česar te molekule oddajajo svetlobo. Te osupljive svetlobne oddaje so lahko v različnih oblikah in barvah; kisik sveti v zeleni in rdeči, dušik pa v modri in vijolični, poroča NASA. Astronomi uporabljajo tudi obliko avre, da se naučijo, kaj se dogaja v zgornji atmosferi, kjer se oblikujejo.
Medtem ko se večina avrorov razprostira navpično, se sipine raztezajo proti ekvatorju vodoravno v valovitih valovih. Kot je dejal Palmroth, še nihče ni opazoval takšne valovne strukture v aurori.
Znanstveniki teoretizirajo, da sipine osvetljujejo vrsto redkega atmosferskega gravitacijskega vala, imenovanega mezosferne vrtine. Te mezosferne vrtine nastanejo, ko se gravitacijski val, ki se dviga v atmosferi, upogne in zasuti med dvema relativno hladnejšima plastma atmosfere - inverzijskim slojem, visokim 80 kilometrov in mezopavzo, visokim 100 km .
V tem kanalu se valovi širijo vodoravno in na dolge razdalje, ne da bi se utihnili, kar ustvarja izmenične pregibe, ki so bodisi obogateni s kisikom bodisi osiromašeni s kisikom. Ko vstopijo elektroni iz sonca, se gube z višjo stopnjo kisika svetijo več kot kraji, ki jim primanjkuje kisika, kar ustvarja značilne črte.
"To je zelo zanimivo opazovanje," je dejal Steven Miller, namestnik direktorja Zadružnega inštituta za raziskave v atmosferi na Državni univerzi v Koloradu, ki ni bil del študije. "Moja prva reakcija, ko sem videla slike, je bila, da so to lahko atmosferski gravitacijski valovi, ki jih" poudarja "avroralna aktivnost - zdi se, da je to tudi hipoteza avtorjev."
Mezosferne vrtine lahko predstavljajo vzorce, ki jih vidimo v sipinah, vendar "domnevam, da so" sipine "v resnici podvrsta veliko bolj razširjenega območja atmosferskih gravitacijskih valov, ki jih avrora poudarja," je Miller povedal Live Science.
Z uporabo zvezd na fotografijah kot referenčnih točk je ekipa lahko izračunala višino sipin, visoko 100 km, kar je značilno za avroras. Toda to slabo preučeno območje ozračja je previsoko, da bi ga lahko merili z radarji in baloni, in prenizko, da bi lahko pošiljali vesoljska plovila, ne da bi jih zagorelo. Torej se včasih imenuje "nevrosfera", je dejal Palmroth.
"To je prvič, da so ta gravitacijski valovi opaženi," je dejal Palmroth. "Na splošno so vrtine precej redek pojav." Toda opazovanje sipin bi lahko razkrilo več o vrtinah, je dejal Palmroth.
Znanstveniki so na primer ugotovili, da se sipine pojavljajo istočasno in v istem območju, kjer se elektromagnetna energija iz vesolja prenaša v zgornjo atmosfero, za katero Palmroth meni, da bi jo lahko povezali z ustvarjanjem mezosfernih vrtin inverzijske plasti. "Želimo videti, ali to res drži," je dejala.
