Když záhadné zářící pruhy zelené rozsvítily finské nebe v roce 2018, nezasáhlo to vášnivé pronásledování polární záře. Světelný vzor byl neznámý a podivně dokonalý a natahoval se k obzoru jako soubor nebeských písečných dun.
Světelná show dabovaná občanskými vědci jako „duny“ se ukázala být novým typem polární záře. Tato aurora je tvořena dramatickým tancem gravitačních vln a atomů kyslíku, podle nových nálezů zveřejněných dnes (29. ledna) v časopise AGU Advances.
Cesta k objevení začala před lety, když skupina aurorských nadšenců zaslala e-mailem Minně Palmrothové, profesorce počítačové fyziky vesmíru na Helsinské univerzitě, a požádala ji, aby se připojila ke své skupině na Facebooku. Cíl? Nechte Palmroth vysvětlit fyziku za aurorami, které fotografovali.
Palmroth byl šťastný, že tak učinil. Po chvíli si uvědomila, že její odpovědi se opakují - a tak vydala průvodce aurora. Ale v říjnu 2018 se k ní vrátili pronásledovatelé polární záře s obrázky záhadné polární záře.
„Pak jsem si uvědomil, že ne… nikdy jsem to neviděl,“ řekl Palmroth Live Science. Na první pohled vypadaly tyto pruhy jako výsledek gravitačních vln nebo poruch hustoty v horní atmosféře. Horní atmosféra je lemována mnoha různými gravitačními vlnami, které probíhají v různých směrech a mají různé frekvence a velikosti. Ale toto vysvětlení se nezdálo možné, protože vlny byly tak rovnoměrně rozprostřeny.
Takže Palmroth a její tým uspořádali kampaň na večer 7. října, na níž se shromáždili vědci a občané z celého Finska, aby vyfotografovali duny. Tím, že analyzuje tyto fotografie, tým začal rozumět fyzice za jevem.
Toto není poprvé, kdy pronásledovatelé polární záře identifikovali nový nebeský jev; občanští vědci také v roce 2018 objevili záři oblohy láskyplně nazvanou STEVE.
„Spolupráce s občanskými vědci nabývá na důležitosti, protože se mohou stát„ mobilními senzory “, které snadno pronásledují zajímavou polární záře a zachycují nové funkce, které si vědci předtím nevšimli,“ uvedl Toshi Nishimura, vědecký docent elektrotechniky a informatiky v Bostonu Univerzitní centrum pro vesmírnou fyziku, které nebylo součástí studie.
Neviditelné gravitační vlny
Aurory jsou výsledkem, když slunce vrhá částice na naši planetu. Tyto částice se pohybují podél magnetických silových čar na pólech naší planety a bouchají do atomů a molekul v naší atmosféře, což způsobuje, že tyto molekuly emitují světlo. Tyto ohromující světelné show mohou přicházet v mnoha různých tvarech a barvách; kyslík svítí zeleně a červeně, zatímco dusík svítí modře a fialově, podle NASA. Astronomové také používají tvar auror k tomu, aby zjistili, co se děje v horní atmosféře, kde se tvoří.
Zatímco většina auror se rozprostírá vertikálně, duny se rozprostírají směrem k rovníku vodorovně ve zvlněných vlnách. Nikdo předtím neviděl takovou vlnovou strukturu v polární záři, řekl Palmroth.
Vědci se domnívají, že duny osvětlují typ vzácné atmosférické gravitační vlny zvané mezosférické otvory. K těmto mezosférickým vrtům dochází, když se gravitační vlna, která stoupá v atmosféře, ohne a vloží mezi dvě relativně chladnější vrstvy atmosféry - inverzní vrstvu, vysokou 49,7 mil (80 km) a mezopauzu, vysokou (100 km) .
V tomto kanálu se vlny šíří horizontálně a na velké vzdálenosti, aniž by ustupovaly, čímž se vytvářejí střídavé záhyby, které jsou buď obohaceny kyslíkem nebo vyčerpány kyslíkem. Když elektrony ze slunečního proudu dovnitř, záhyby s vyšší hladinou kyslíku se rozsvítí více než místa, kde není kyslík, čímž se vytvoří charakteristické pruhy.
"To je velmi zajímavé pozorování," řekl Steven Miller, zástupce ředitele Družstevního institutu pro výzkum v atmosféře na Colorado State University, který nebyl součástí studie. "Moje první reakce, když jsem viděl obrázky, bylo, že by to mohly být atmosférické gravitační vlny, které jsou" zvýrazněny "aurorální aktivitou - zdá se, že toto je také hypotéza autorů."
Mezosférické díry mohou odpovídat vzorům v dunách, ale „domnívám se, že„ duny “jsou ve skutečnosti podmnožinou mnohem rozšířenější oblasti atmosférických gravitačních vln, které jsou u aurory zvýrazněny,“ řekl Miller pro Live Science.
Použitím hvězd na fotografiích jako referenčních bodů byl tým schopen vypočítat nadmořskou výšku dun tak, aby byla vysoká asi 100 km, což je typické pro polární záře. Tato špatně studovaná oblast atmosféry je však příliš vysoká na to, aby se mohla měřit pomocí radarů a balónků, a příliš nízká na to, aby mohla vyslat kosmickou loď, aniž by dohořela. Takže se to někdy nazývá „neznalost“, řekl Palmroth.
„Je to poprvé, kdy jsou tyto gravitační vlny pozorovány,“ řekl Palmroth. "Obecně jsou otvory spíše vzácným jevem." Ale pozorování dun by mohlo odhalit více o nudách, řekl Palmroth.
Vědci například zjistili, že duny se vyskytují současně a ve stejné oblasti, kde elektromagnetická energie z vesmíru přechází do horní atmosféry, což by podle Palmrothových mohlo být spojeno s vytvářením mezosférických vrtů inverzní vrstvy. „Chceme vidět, jestli je to opravdu pravda,“ řekla.
