Keď v roku 2018 rozsvietili fínske neba tajomné žiariace pruhy zelenej oblohy, nevideli ho zanietení aurorskí prenasledovatelia. Vzor svetla bol neznámy a podivne dokonalý a siahal smerom k obzoru ako súbor nebeských piesočných dún.
Svetelná show, ktorú dabovali občianski vedci ako „duny“, sa ukázala ako nový druh aurory. Táto nová polárna žiara je tvorená dramatickým tancom gravitačných vĺn a atómov kyslíka podľa nových zistení publikovaných dnes (29. januára) v časopise AGU Advances.
Cesta k objaveniu sa začala pred rokmi, keď skupina aurorských nadšencov poslala e-mail Minne Palmrothovej, profesorke výpočtovej vesmírnej fyziky na Helsinskej univerzite, so žiadosťou, aby sa pripojila k svojej skupine na Facebooku. Cieľ? Nechajte Palmroth vysvetliť fyziku za aurorami, ktoré fotografovali.
Palmroth to s radosťou urobil. Po chvíli si uvedomila, že jej odpovede sa opakujú - a tak vydala sprievodcu aurora. Ale v októbri 2018 sa k nej vracali polárna žiara s obrázkami záhadnej polárna žiara.
„Potom som si uvedomil, že nie ... ešte som ich nevidel,“ povedal Palmroth pre Live Science. Na prvý pohľad sa tieto pruhy javili ako výsledok gravitačných vĺn alebo porúch hustoty v hornej atmosfére. Horná atmosféra je pokrytá mnohými rôznymi gravitačnými vlnami, ktoré prebiehajú v rôznych smeroch a majú rôzne frekvencie a veľkosti. Toto vysvetlenie sa však nezdalo byť možné, pretože vlny boli rovnomerne rozložené.
Takže Palmroth a jej tím zorganizovali kampaň na večer 7. októbra, na ktorej zhromaždili vedcov a občanov z celého Fínska, aby vyfotografovali duny. Analýzou týchto fotografií tím začal porozumieť fyzike, ktorá je za javom.
Toto nie je prvýkrát, keď prenasledovatelia aurora zistili nový nebeský jav; občianski vedci tiež objavili v roku 2018 láskavo prezývané žiarenie oblohy STEVE.
„Spolupráca s občianskymi vedcami je čoraz dôležitejšia, pretože sa môžu stať„ mobilnými senzormi “, ktoré ľahko prenasledujú zaujímavú polárnu žiaru a zachytávajú nové funkcie, ktoré si vedci predtým nevšimli,“ povedal Toshi Nishimura, výskumný docent elektrotechniky a počítačového inžinierstva v Bostone. Univerzitné centrum kozmickej fyziky, ktoré nebolo súčasťou štúdie.
Neviditeľné gravitačné vlny
Aurory vznikajú, keď slnko vrhá nabité častice na našu planétu. Tieto častice sa pohybujú pozdĺž magnetických siločiar na póloch našej planéty a buchnú do atómov a molekúl v našej atmosfére, čo spôsobuje, že tieto molekuly emitujú svetlo. Tieto úžasné svetelné predstavenia môžu mať mnoho rôznych tvarov a farieb; podľa NASA kyslík svieti zelene a červene, zatiaľ čo dusík svieti modro a fialovo. Astronómovia tiež používajú tvar aurorov, aby sa naučili, čo sa deje v hornej atmosfére, kde sa tvoria.
Zatiaľ čo väčšina aurorov sa rozširuje vertikálne, duny sa v zvlnených vlnách rozširujú horizontálne smerom k rovníku. Nikto nevidel takú vlnovú štruktúru v polárnej žiare predtým, povedal Palmroth.
Vedci sa domnievajú, že duny rozsvietia typ vlny vzácnej atmosféry nazývanej mezosférické otvory. Tieto mezosférické vrty sa vyskytujú, keď je gravitačná vlna, ktorá stúpa v atmosfére, ohnutá a vložená medzi dve relatívne chladnejšie vrstvy atmosféry - inverzná vrstva vysoká 49,7 míľ (80 km) a mezopauza vysoká 100 kilometrov. ,
V tomto kanáli sa vlny šíria horizontálne a na veľké vzdialenosti bez ustupovania a vytvárajú striedavé záhyby, ktoré sú buď obohatené kyslíkom alebo ochudobnené o kyslík. Keď elektróny zo slnka prúdia dovnútra, záhyby s vyššou hladinou kyslíka sa rozsvietia viac ako miesta bez kyslíka, čím sa vytvoria charakteristické pruhy.
„Toto je veľmi zaujímavé pozorovanie,“ povedal Steven Miller, zástupca riaditeľa Družstevného inštitútu pre výskum v atmosfére na Coloradskej štátnej univerzite, ktorý nebol súčasťou štúdie. „Mojou prvou reakciou pri pohľade na obrázky bolo, že by to mohli byť vlny atmosférickej gravitácie, ktoré sú„ zvýraznené “aurorálnou aktivitou - zdá sa, že toto je tiež hypotéza autorov.“
Mezosférické otvory môžu zodpovedať modelom videným v dunách, ale „domnievam sa, že„ duny “sú v skutočnosti podmnožinou oveľa rozšírenejšej oblasti atmosférických gravitačných vĺn, ktoré sú zvýraznené polárou,“ povedal Miller pre Live Science.
Použitím hviezd na fotografiách ako referenčných bodov bol tím schopný vypočítať nadmorskú výšku dún tak, aby bola vysoká asi 100 km, čo je typické pre aurory. Táto zle študovaná oblasť atmosféry je však príliš vysoká na to, aby sa mohla merať pomocou radarov a balónov, a príliš nízka na to, aby mohla vysielať kozmické lode bez toho, aby došlo k ich spáleniu. Takže sa to niekedy nazýva „neznalosť“, povedal Palmroth.
„Je to prvýkrát, kedy sú tieto gravitačné vlny pozorované,“ povedal Palmroth. „Vo všeobecnosti sú otvory pomerne zriedkavým javom.“ Ale pozorovanie dún by mohlo odhaliť viac o dierach, povedal Palmroth.
Napríklad vedci zistili, že duny sa vyskytujú v rovnakom čase av rovnakej oblasti, kde sa elektromagnetická energia z vesmíru prenáša do hornej atmosféry, čo by podľa Palmrotha mohlo byť spojené s tvorbou mezosférických otvorov inverznej vrstvy. „Chceme vidieť, či je to skutočne pravda,“ povedala.
