Steve bir kutup ışığına benziyor ama değil • Earth.com

Canlı yeşil, kırmızı ve mor perdeleriyle büyüleyici aurora, gece gökyüzünü izleyenleri uzun süredir büyülemiştir. Bununla birlikte, son zamanlarda ortaya çıkan tuhaf aurora benzeri fenomenler – “Steve” olarak bilinen menekşe-beyaz çizgiler ve bunlara sıklıkla eşlik eden… Parlayan yeşil “Çit” – hem bilim adamlarının hem de gökyüzü gözlemcilerinin ilgisini çekti.

İlk olarak 2018’de, adını 2006’da çekilen bir çocuk filmindeki bir karakterden alan, daha ünlü aurora Steve’in bir çeşidi olarak tanımlanan çit fenomeninin, başlangıçta aurora ile aynı fiziksel süreçlerin bir ürünü olduğu düşünülüyordu. Ancak bu varsayım, benzersiz kökenleri hakkında birçok soruyu cevapsız bıraktı. Akkor emisyonlar.

Yeni bir mekanizma gökyüzünde patlamalar yaratıyor

Fizik alanında gelecek vaat eden bir yüksek lisans öğrencisi olan Claire Gaskey’e girin. Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley. Gaske, geleneksel auroralardan sorumlu olandan oldukça farklı bir fiziksel mekanizma öne sürerek bu fenomenler için ilginç bir açıklama önerdi.

Gaskey, “Bu, bazı durumlarda auroradaki ışığı ve enerjiyi neyin yarattığına ilişkin modelimizi alt üst eder” dedi. “Bu gerçekten harika ve şu anda uzay fiziğinin en büyük gizemlerinden biri.”

Uzay Bilimleri Laboratuvarı ile işbirliği içinde (SSL) Berkeley’de Gaske bir çağrıda bulunuyor: NASA Hipotezini doğrulamak için aurora borealis’e bir roket fırlatma görevi. Bu araştırma, Güneş’in 11 yıllık döngüsünün daha aktif bir aşamasına girmesiyle aynı zamana denk geliyor, bu da bunu Steve ve çitli çit gibi nadir olayları incelemek için uygun bir an haline getiriyor.

“Steve”i sıradan auroradan ayırmak

Gaskey’nin araştırması üst atmosferdeki elektrik alanlarının tuhaf davranışına odaklanıyor. Dünyanın manyetik alanına paralel olan bu alanların, çit fenomeninde gözlemlenen renk spektrumunu üretebileceğini öne sürüyor.

Bu hipotez, mevcut ışık ve enerji üretimi modellerine meydan okuyor ve Dünya’nın manyetosferi ile iyonosferi arasındaki etkileşimi anlamamız açısından önemli çıkarımlara sahip.

Yaygın auroralara, Dünya’nın manyetosferindeki parçacıklara enerji veren güneş rüzgarı neden olur ve üst atmosferdeki oksijen ve nitrojen moleküllerinin belirli ışık frekansları yaymasına neden olur.

Bununla birlikte STEVE, auroradaki daha enerjik parçacık etkileşimlerinin tipik özelliği olan mavi ışık olmadan, macenta veya mor etrafında merkezlenmiş geniş bir frekans aralığı göstermektedir. İlginç bir şekilde Steve ve çit, tipik kutup ışıklarından daha düşük enlemlerde, hatta belki de ekvatora yakın yerlerde meydana geliyor.

Paralel elektrik alanları devrede

Gaskey’nin araştırması, “kazık çitinden” kaynaklanan emisyonların, Dünya’nın manyetik alanına paralel, alçak irtifalardaki elektrik alanları tarafından üretildiğini öne sürüyor. İyonosferin yaygın olarak kabul edilen bir fiziksel modelini kullanarak, yaklaşık 110 km yükseklikte metre başına yaklaşık 100 milivoltluk paralel bir elektrik alanının elektronları hızlandırabildiğini gösterdi.

Bu hızlanma, oksijen ve nitrojen atomlarını harekete geçirmek için yeterlidir ve bu da gaz emisyonuna yol açar. Işık spektrumu “Çit” ve “Steve’in” gün batımı sonrası kızıllığında gözlemlendi. Ayrıca bu bölgede düşük plazma yoğunluğu ve nötr oksijen ve nitrojen atomlarının artan varlığı gibi benzersiz koşulları da belirledi. Bunlar bir yalıtkan görevi görerek elektrik alanının kısa devreye neden olmasını önleyebilir.

Gaskey, “Çitin menziline bakarsanız, beklediğinizden çok daha yeşil olduğunu görürsünüz. Nitrojen iyonizasyonundan kaynaklanan mavi bir renk yoktur” dedi. “Bu bize sadece belirli bir enerji aralığının olduğunu söylüyor. Bu renkleri yaratabilen elektronlar var.” “Uzaydan atmosfere gelemez çünkü bu parçacıkların enerjisi çok fazla.”

Bunun yerine şöyle dedi: “Çitin yaydığı ışık, uzayda paralel bir elektrik alanıyla enerjilendirilmesi gereken parçacıklar tarafından üretiliyor; bu, üzerinde çalıştığımız veya bildiğimiz auroraların herhangi birinden çok farklı bir mekanizma.” önce.”

Steve’i füzelerle ara

Brian HardingSSL’de asistan araştırma fizikçisi ve Gaskey’nin makalesinin ortak yazarı, bu keşfin önemini vurguluyor.

Brian, “Clare’in makalesiyle ilgili gerçekten ilginç olan şey, Steve’in spektrumunun bize çok tuhaf bir fiziğin devam ettiğini söylediğini birkaç yıldır biliyor olmamız. Bunun ne olduğunu bilmiyorduk” dedi. “Clare’in araştırması şunu gösterdi: paralel elektrik alanları bu garip spektrumu açıklayabiliyor.”

Ekip, hipotezlerinin geçerliliğini doğrulamak amacıyla bu fenomenlerdeki elektrik ve manyetik alanları ölçmek için Alaska’dan roket fırlatmayı öneriyor. Bu çaba NASA’nın uzaya düşük maliyetli erişimiyle uyumludur (LCAS) Üst atmosferin kimyası ve fiziği hakkındaki anlayışımızı derinleştirmesi bekleniyor. Başlangıçta hedef, “Steve” ve “kazık çiti” benzeri emisyonları içeren düzenli bir aurora olan, gelişmiş aurora olarak bilinen şey olacaktır.

“Güçlendirilmiş aurora, temel olarak normal auroranın içerdiği parlak katmandır. Renkler, çitlerdekine benzer, çünkü çok fazla mavi yoktur, oksijenden daha fazla yeşil ve nitrojenden kırmızı vardır. Hipotez, bunların aynı zamanda ” Paralel elektrik alanlarının yolu, ancak bunlar çitlerden çok daha yaygındır.”

Planın sadece “paralel elektrik alanlarını ilk kez ölçmek için bu gelişmiş katman boyunca bir roket uçurmak” olmadığını, aynı zamanda “koşullar arasında ayrım yapmak için” daha yüksek irtifalardaki molekülleri ölçmek için ikinci bir roket göndermek olduğunu söyledi. ” “Auroraya neden olanlardan biri.” Sonunda, doğrudan Steve’in ve çitin içinden geçecek bir roket elde etmeyi umuyor.

Aurora arayışını merak yönlendiriyor Steve.

Gaskey başarısını mezosfer ve stratosfer de dahil olmak üzere atmosferin farklı katmanlarını inceleyen uzmanlarla yaptığı işbirliğine bağlıyor. Bu multidisipliner yaklaşım, aurora ve STEVE arasındaki farkın anlaşılmasında önemli ilerleme sağladı.

Harding, Gaske ve meslektaşları, bu sonbaharda bir roket kampanyası başlatması için NASA’ya bir teklif sundular ve seçimine 2024’ün ilk yarısında yanıt verilmesini bekliyorlar. Gaske ve Harding, deneyi, uzayın kimyasını ve fiziğini anlamaya yönelik çok önemli bir adım olarak görüyor. gezegen. Üst atmosfer, iyonosfer ve Dünyanın manyetosferi.

“Gelecekte bu elektrik alanlarının oraya nasıl ulaştığı, hangi dalgaların bunlarla ilişkili olup olmadığı ve bunun Dünya’nın atmosferi ile uzayı arasındaki daha büyük enerji aktarımı açısından ne anlama geldiği konusunda pek çok çalışmanın yapılacağını söylemek doğru olur. ” dedi Harding. “Gerçekten bilmiyoruz. Clare’in makalesi bu anlayışın ilk adımıdır.”

Ekip, NASA’nın 2024’ün ilk yarısında yapılması beklenen önerilen roket kampanyasına ilişkin kararını sabırsızlıkla bekliyor.

Kısacası Claire Gaske’nin liderliğindeki araştırma, uzay fiziğinde çok önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor. Gaskey, “Steve” ve “kazık çitinin” anlaşılması zor doğasını, kuzey ışıklarından farklı bir şey olarak vurguladı. Güneş döngüsü ilerledikçe, bu sonuçlar yalnızca bu fenomenlerin gizemlerini çözmeyi değil, aynı zamanda Dünya ile uzay arasındaki dinamik etkileşime ilişkin daha geniş anlayışımızı da geliştirmeyi vaat ediyor.

Kuzey Işıkları hakkında daha fazla bilgi

Genellikle Kuzey ve Güney Işıkları olarak bilinen Aurora Borealis, Dünya’nın kutup gökyüzünde büyüleyici bir doğal ışık gösterisi olarak duruyor. Dünya atmosferi ile güneş rüzgarı arasındaki harika etkileşim nedeniyle oluşur.

Yukarıda ayrıntılı olarak tartışıldığı gibi bilim adamları, STEVE ve çitlerin aurora ile aynı fiziksel süreçlerden kaynaklandığına inanıyor. Ancak bu inanç, benzersiz parlayan emisyonların kökenleri hakkında pek çok soruyu cevapsız bıraktı.

Kökeni: güneş bağlantısı

Bir enerji ve parçacık kaynağı olan Güneş, sürekli olarak yüklü parçacıklardan oluşan güneş rüzgarları yayar. Bu parçacıklar Dünya’ya doğru yolculukları sırasında, auroranın oluşumunda önemli rol oynayan Dünya’nın manyetik alanıyla karşılaşırlar.

Güneş rüzgarı Dünya’ya ulaştığında manyetik alanından etkilenir. Dünyanın uzaya uzanan manyetik alanı bir kalkan görevi görerek bu parçacıkları kutuplara doğru yönlendirir. Burada manyetik alan çizgileri bu yüklü parçacıkları Dünya’nın üst atmosferine yönlendirir.

Steve’in bayrağını ve Kuzey Işıklarını gösterir

Auroraların temel olgusu, bu yüklü parçacıkların, özellikle de elektronların, Dünya atmosferindeki oksijen ve nitrojen gibi gazlarla çarpışması sonucu ortaya çıkar. Bu çarpışma, enerjiyi gaz moleküllerine aktarır, onları heyecanlandırır ve ışık yaymalarına neden olur, bu da aurora gösterilerinin özüdür.

Aurora ve STEVE’in yeşil ve kırmızıdan mavi ve mora kadar değişen spesifik renkleri, ilgili gazın türüne ve bu etkileşimlerin yüksekliğine bağlıdır.

Güneş aktivitesi, aurora borealis’in yoğunluğunu ve sıklığını büyük ölçüde etkiler. Solar maksimum sırasında, artan güneş patlamaları ve koronal kütle püskürmeleri, daha yoğun ve sık aurora ile sonuçlanır. Tersine, solar minimum, auroral aktivitenin azalmasına neden olur.

Kültürel ve tarihi önemi

Auroralar, görsel ihtişamlarının yanı sıra, Dünya’nın manyetosferinin dinamikleri ve bunun güneş radyasyonu ile etkileşimi hakkında değerli bilgiler sağlar. Aurora’yı incelemek, Dünya’nın manyetik alanının bizi zararlı güneş emisyonlarından nasıl koruduğuna dair anlayışımıza katkıda bulunuyor.

Aurora borealis, çeşitli kültürlerde, efsanelere ve folklora ilham veren özel bir yere sahiptir. İskandinav mitolojisinde valkyrielerin kalkanı olmaktan, yerli inançlarda ataların ruhlarını temsil etmeye kadar, aurora borealis tarih boyunca bir merak ve ilham kaynağı olmuştur.

Kısacası aurora borealis, baş döndürücü güzelliğiyle görsel bir gösteriden çok daha fazlasıdır. Bu, güneş rüzgarı ile gezegenimizin manyetik alanı arasındaki dinamik bir etkileşimdir; Dünya’nın koruyucu kalkanına dair içgörü sağlar ve kültürler ve nesiller boyunca insanları büyülemeye devam eder.

Araştırmanın tamamı dergide yayınlandı Jeofizik Araştırma Mektupları.

—–

Okuduklarımı beğendin mi? İlgi çekici makaleler, özel içerik ve en son güncellemeleri almak için bültenimize abone olun.

—–

Eric Ralls ve Earth.com tarafından sunulan ücretsiz bir uygulama olan EarthSnap’te bizi ziyaret edin.