Kui salapärased rohelised helendavad triibud valgustasid 2018. aastal Soome taevat, ei jätnud see innukaid aurora tagaajajaid märkamata. Valgusmuster oli harjumatu ja kummaliselt täiuslik, ulatudes silmapiiri poole nagu taevalike liivaluidete komplekt.
Muidugi, kodanike teadlaste poolt "luideteks" nimetatud valguseshow oli uut tüüpi aurora. Selle aurora moodustab gravitatsioonilainete ja hapnikuaatomite dramaatiline tants, selgub täna (29. jaanuaril) ajakirjas AGU Advances avaldatud uutest avastustest.
Tee avastuseni sai alguse aastaid tagasi, kui rühm auroraarhuvilisi e-posti teel helistas Helsingi ülikooli arvutusliku kosmosefüüsika professorile Minna Palmrothile, paludes tal liituda nende Facebooki grupiga. Eesmärk? Paluge Palmrothil selgitada nende fotograafia aurorate füüsikat.
Palmroth tegi seda hea meelega. Mõne aja pärast mõistis ta, et tema vastused muutuvad korduvaks - nii et ta avaldas auroraatliku juhendi. Kuid 2018. aasta oktoobris tulid aurora jälitajad tema juurde tagasi mõistatusliku aurora piltidega.
"Siis mõistsin, et oh ei ... ma pole neid varem näinud," rääkis Palmroth Live Science'ile. Esmapilgul nägid need triibud olevat gravitatsioonilainete või atmosfääri ülemise osa tiheduse häirete tagajärg. Ülemine atmosfäär on triibutatud paljude erinevate raskusjõu lainetega, mis kulgevad eri suundades ning on erineva sageduse ja suurusega. Kuid see seletus ei tundunud võimalik, sest lained olid nii ühtlaselt jaotunud.
Nii korraldasid Palmroth ja tema meeskond 7. oktoobri õhtuks kampaania, kuhu kogunesid teadlased ja kogu Soome kodanikud luidete pildistamiseks. Neid fotosid analüüsides hakkas meeskond mõistma nähtuse taga olevat füüsikat.
See pole esimene kord, kui aurora jälitajad tuvastasid uue taevaliku nähtuse; Kodanikeadlased avastasid taevakuma ka helendava nimega STEVE 2018. aastal.
"Koostöö kodanikeadlastega on muutumas üha olulisemaks, kuna neist võivad saada mobiilsed andurid, mis jälitavad hõlpsalt huvitavat aurat ja püüavad kaasa uusi funktsioone, mida teadlased varem ei märganud," ütles Bostoni elektri- ja arvutitehnika teaduse dotsent Toshi Nishimura. Ülikooli kosmosefüüsika keskus, kes uuringusse ei kuulunud.
Nähtamatud gravitatsioonilained
Aurorase tulemus tekib siis, kui päike heidab laetud osakesi meie planeedi poole. Need osakesed liiguvad mööda magnetvälja jooni meie planeedi poolustel ja tungivad atmosfääri aatomitesse ja molekulidesse, põhjustades neist molekule valguse eraldumise. Need uimastamise valguseshowd võivad olla erineva kuju ja värviga; NASA andmetel helendab hapnik roheliselt ja punaselt, lämmastik aga siniselt ja lillalt. Astronoomid kasutavad ka aurorate kuju, et teada saada, mis toimub ülemises atmosfääris, kus nad moodustuvad.
Kuigi enamik aurareid ulatub vertikaalselt, ulatuvad luited laineliste lainetena horisontaalselt ekvaatori poole. Sellist lainekujulist struktuuri polnud keegi varem auroravas täheldanud, ütles Palmroth.
Teadlased teooria kohaselt luited valgustavad haruldaste atmosfääri gravitatsioonilainete tüüpi, mida nimetatakse mesosfääri puurideks. Need mesosfääri puuraugud tekivad siis, kui atmosfääris tõusva raskusjõu laine paindub ja asetseb atmosfääri kahe suhteliselt külmema kihi vahel - pöördekiht, mis on 49,7 miili (80 kilomeetrit) ja mesopause - 62 miili (100 km). .
Selles kanalis levivad lained horisontaalselt ja pikkade vahemaade tagant ilma, luues vahelduvad voldid, mis on kas hapnikuga rikastatud või hapnikuvabad. Kui päikesest elektronid sisse voolavad, süttivad kõrgema hapnikusisaldusega voldid rohkem kui hapnikuvabad kohad, luues iseloomulikud triibud.
"See on väga huvitav tähelepanek," ütles Colorado Riikliku Ülikooli Atmosfääri Koostööinstituudi direktori asetäitja Steven Miller, kes ei osalenud uuringus. "Minu esimene reaktsioon piltide nägemisel oli, et need võivad olla atmosfääri gravitatsioonilained, mida auraalne aktiivsus" esile tõstab "- näib, et see on ka autorite hüpotees."
Mesosfääri puuraukude puhul võib arvestada luidetes nähtud mustritega, kuid "ma arvan, et luited on tegelikult atmosfääri gravitatsioonilainete palju laiema piirkonna alamhulk, mida aurora esile tõstab," rääkis Miller Live Science'ile.
Kasutades võrdluspunktidena fotodel olevaid tähti, suutis meeskond arvutada luidete kõrguse umbes 100 miili (62 miili) kõrgusele, mis on tüüpiline aurudele. Kuid see halvasti uuritud atmosfääri piirkond on radarite ja õhupallidega mõõtmiseks liiga kõrge ja liiga madal, et saata kosmoselaevu ilma, et need läbi põleksid. Nii nimetatakse seda mõnikord "ignorosfääriks", ütles Palmroth.
"See on esimene kord, kui neid raskusjõu laineid täheldatakse," ütles Palmroth. "Üldiselt on puurid üsna haruldased nähtused." Kuid luidete jälgimine võib puuride kohta rohkem teada saada, ütles Palmroth.
Näiteks leidsid teadlased, et luited esinevad samal ajal ja samas piirkonnas, kus kosmose elektromagnetiline energia kandub atmosfääri ülemisse atmosfääri, mida Palmrothi arvates võiks ühendada ümberpööratud kihi mesosfääri puuride loomisega. "Tahame teada, kas see vastab tõele," sõnas naine.
