Когато тайнствените светещи ивици озариха финландското небе през 2018 г., това не остана незабелязано от запалените аврора. Моделът на светлината беше непознат и странно перфектен, протегна се към хоризонта като набор от небесни пясъчни дюни.
Със сигурност, светлинното шоу, наречено от гражданските учени като "дюните", се оказа нов тип аурора. Тази аура се формира от драматичния танц на гравитационните вълни и кислородните атоми, според новите открития, публикувани днес (29 януари) в списание AGU Advances.
Пътят към откриването започна преди години, когато група ентусиасти на Аврората изпрати имейл на Мина Палмрот, професор по изчислителна космическа физика в Университета в Хелзинки, с молба да се присъедини към тяхната група във Facebook. Целта? Нека Palmroth да обясни физиката зад аурорите, които фотографираха.
Палмрот беше щастлив да го направи. След известно време тя разбра, че отговорите й стават повтарящи се - затова продължи да публикува пътеводител по Аврора. Но през октомври 2018 г. преследвачите на aurora се върнаха при нея с образи на озадачаваща аурора.
"Тогава разбрах, че о, не ... не съм ги виждал досега", казва Палмрот пред Live Science. При първия поглед изглеждаше, че тези ивици са резултат от гравитационни вълни или смущения в плътността в горната атмосфера. Горната атмосфера е осеяна с много различни гравитационни вълни, които протичат в различни посоки и са с различни честоти и размери. Но това обяснение не изглеждаше възможно, защото вълните бяха толкова равномерно разпределени.
Така Палмрот и нейният екип организираха кампания за вечерта на 7 октомври, като събраха учени и граждани в цяла Финландия, за да снимат дюните. Анализирайки тези фотографии, екипът започна да разбира физиката зад явлението.
Това не е първият път, когато преследвачите на Аврора идентифицират ново небесно явление; граждански учени откриха и небесното сияние, наречено STEVE през 2018 година.
„Сътрудничеството с граждански учени придобива все по-голямо значение, защото те могат да станат„ мобилни сензори “, които преследват лесно интересната аурора и хващат нови функции, които учените не са забелязали преди“, казва Тоши Нишимура, научен сътрудник професор по електрическа и компютърна техника в Бостън Център за космическа физика на университета, който не беше част от изследването.
Невидими гравитационни вълни
Аврорите се получават, когато слънцето хвърли заредени частици към нашата планета. Тези частици пътуват по линиите на магнитното поле на полюсите на нашата планета и се блъскат в атомите и молекулите в нашата атмосфера, причинявайки тези молекули да излъчват светлина. Тези зашеметяващи светлинни шоу програми могат да се предлагат в много различни форми и цветове; кислородът свети в зелено и червено, докато азотът свети в синьо и лилаво, според НАСА. Астрономите също така използват формата на полярното сечение, за да научат какво се случва в горната атмосфера, където се образуват.
Докато повечето аури се простират вертикално, дюните се простират към екватора хоризонтално в вълнообразни вълни. Никой не беше наблюдавал подобна вълнообразна структура в аурора, каза Палмрот.
Учените теоретизират, че дюните осветяват един вид рядка атмосферна гравитационна вълна, наречена мезосферни отвори. Тези мезосферни отвори се появяват, когато гравитационната вълна, която се издига в атмосферата, се огъва и се завива между два относително по-студени слоя на атмосферата - инверсионния слой, висок 49,7 мили (80 километра) и мезопаузата, висок 62 мили (100 км) ,
В този канал вълните се разпространяват хоризонтално и на дълги разстояния, без да отшумяват, създавайки редуващи се гънки, които са или обогатени с кислород, или изчерпани с кислород. Когато електроните от слънцето поточат вътре, гънките с по-високи нива на кислород светят повече от местата, лишени от кислород, създавайки характерните ивици.
"Това е много интересно наблюдение", каза Стивън Милър, заместник-директорът на Кооперативния институт за изследвания в атмосферата на държавния университет в Колорадо, който не беше част от проучването. „Първата ми реакция, когато видях снимките, беше, че това могат да бъдат атмосферни гравитационни вълни, които се„ подчертават “от ауроралната активност - изглежда, че това е и хипотезата на авторите.“
Мезосферните отвори могат да отчитат моделите, наблюдавани в дюните, но „предполагам, че„ дюните “всъщност са подмножество от много по-широко разпространен регион от вълни на атмосферната гравитация, които се случват да бъдат подчертани от аурората“, казва Милър пред Live Science.
Използвайки звезди на снимките като ориентир, екипът успя да изчисли височината на дюните да бъде висока около 100 мили (100 км), което е характерно за аврорите. Но този слабо проучен район на атмосферата е твърде висок, за да се измерва с радари и балони, и твърде нисък, за да изпраща космически кораби, без те да изгорят. Така че понякога се нарича "невросфера", каза Палмрот.
"Това е първият път, когато тези гравитационни вълни се наблюдават", каза Палмрот. "Като цяло дупките са доста рядко явление." Но наблюдаването на дюните може да разкрие повече за сондажите, каза Палмрот.
Например, учените откриха, че дюните се срещат по едно и също време и в същия регион, където електромагнитната енергия от космоса се прехвърля в горната атмосфера, която Палмрот подозира, че може да бъде свързана със създаването на мезосферните отвори на инверсионния слой. "Искаме да видим дали това наистина е вярно", каза тя.
