Коли в 2018 році таємничі сяючі смуги зеленого світла фінським небом, це не залишилося непоміченим завзятими шахраями-полярниками. Світловий малюнок був незнайомим і дивно ідеальним, простягаючись до обрію, як набір небесних піщаних дюн.
Звичайно, світлове шоу, яке вчені-громадяни називали «дюнами», виявилося новим типом полярної полярності. Ця полярна освіта утворена драматичним танцем гравітаційних хвиль та атомами кисню, згідно з новими висновками, опублікованими сьогодні (29 січня) у журналі AGU Advances.
Шлях до відкриття розпочався років тому, коли група любителів полярного походження надіслала електронною поштою Міну Палмрот, професору обчислювальної фізики космосу в Університеті Гельсінкі, попросивши її приєднатися до їхньої групи у Facebook. Мета? Нехай Палмрот пояснить фізику позаду полярних зон, які вони фотографували.
Палмрот із задоволенням це зробив. Через деякий час вона зрозуміла, що її відповіді стають повторюваними - тому вона продовжила публікувати путівник по полярному курсу. Але в жовтні 2018 року до неї повернулися переслідувачі полярних подій з зображеннями спантеличуючої полярної полярності.
"Тоді я зрозумів, що ні ... я цього раніше не бачив", - сказав Палмрот в Live Science. З першого погляду виглядало, що ці смуги були наслідком гравітаційних хвиль або порушень щільності у верхній атмосфері. Верхня атмосфера пронизана багатьма різними гравітаційними хвилями, що проходять в різних напрямках і мають різну частоту і розмір. Але це пояснення не здавалося можливим, оскільки хвилі були настільки рівномірно рознесені.
Тож Палмрот та її команда організували кампанію ввечері 7 жовтня, збираючи вчених та громадян по всій Фінляндії для фотографування дюн. Проаналізувавши ці фотографії, команда почала розуміти фізику, що стоїть за явищем.
Це не перший раз, коли переслідувачі Аврори виявили нове небесне явище; громадянські вчені також відкрили небесне сяйво ласкаво охрещене STEVE у 2018 році.
"Співпраця з громадянськими вченими набуває все більшого значення, оскільки вони можуть стати" мобільними датчиками ", які легко переслідують цікаву полярну хвилю і вловлюють нові функції, які вчені раніше не помічали", - сказав Тоші Нішимура, доцент кафедри електричної та комп'ютерної техніки в Бостоні Центр космічної фізики університету, який не був учасником дослідження.
Невидимі хвилі тяжіння
Результат полярних подій, коли сонце кидає заряджені частинки до нашої планети. Ці частинки рухаються по лініях магнітного поля на полюсах нашої планети і потрапляють в атоми та молекули в нашій атмосфері, внаслідок чого ці молекули випромінюють світло. Ці приголомшливі світлові шоу можуть виходити в самих різних формах і кольорах; За даними НАСА, кисень світиться зеленим та червоним, а азот - синім та фіолетовим. Астрономи також використовують форму полярних сімей, щоб дізнатися, що відбувається у верхній атмосфері, де вони формуються.
У той час як більшість полярних прорізів простягаються вертикально, дюни простягаються до екватора горизонтально хвилеподібними хвилями. Ніхто раніше не спостерігав такої хвилеподібної структури в полярній зоні, сказав Палмрот.
Вчені теоретизують, що дюни освітлюють тип рідкісної хвилі атмосферного тяжіння, звану мезосферними отворами. Ці мезосферні отвори виникають, коли хвиля тяжіння, яка піднімається в атмосфері, стає зігнутою і затиснутою між двома відносно більш холодними шарами атмосфери - інверсійним шаром, висотою 80 км (49,7 миль) і мезопаузою висотою 62 км. .
У цьому каналі хвилі поширюються горизонтально і на великі відстані, не стихаючи, створюючи чергуються складки, які або збагачені киснем, або виснажені киснем. Коли електрони від сонця протікають всередину, складки з більш високим рівнем кисню освітлюються більше, ніж місця, яким не вистачає кисню, створюючи характерні смуги.
"Це дуже цікаве спостереження", - сказав Стівен Міллер, заступник директора Кооперативного інституту досліджень атмосфери Державного університету Колорадо, який не був учасником дослідження. "Моя перша реакція, побачивши фотографії, полягала в тому, що це можуть бути хвилі атмосферного тяжіння, які" висвітлюються "по полярній активності - виявляється, що це теж гіпотеза авторів".
Мезосферні отвори можуть пояснювати закономірності, які спостерігаються в дюнах, але "я припускаю, що" дюни "насправді є підмножиною набагато більш розповсюдженого регіону хвиль атмосферного тяжіння, які, як буває, виділяються полярною полярністю", - сказав Міллер Live Science.
Використовуючи зірки на фотографіях в якості опорних точок, команда змогла обчислити висоту дюн на висоті близько 62 миль (100 км), що характерно для полярних зон. Але ця погано вивчена область атмосфери занадто висока для вимірювання радарами та повітряними кулями, і занадто низька, щоб відправляти космічні апарати без їх спалення. Тому його іноді називають "невросферою", - сказав Палмрот.
"Це вперше спостерігаються ці гравітаційні хвилі", - сказав Палмрот. "Взагалі, бурі - досить рідкісне явище". Але Палмрот сказав, що спостереження за дюнами може розкрити більше про бурі.
Наприклад, вчені встановили, що дюни виникають в один і той же час і в тому самому регіоні, де електромагнітна енергія з космосу передається у верхню атмосферу, що, як підозрює Палмрот, може бути пов'язане зі створенням мезосферних отворів інверсійного шару. "Ми хочемо дізнатися, чи це насправді так", - сказала вона.
