Одна из двух фотографий, на которых запечатлено синее сияние и которые были проанализированы в этом исследовании. Кредит: Такуя Усами
Красочные полярные сияния появились вокруг японских островов Хонсю и Хоккайдо 11 мая 2024 года, вызванные сильной магнитной бурей. Обычно полярные сияния, наблюдаемые в низких широтах, кажутся красными из-за излучения атомов кислорода. Но в этот день всю ночь наблюдалось оранжево-розовое сияние, а незадолго до полуночи появилось необычно высокое сияние с преобладанием синего цвета.
Видео со смартфонов и любительские фотографии запечатлели это событие, что позволило ученым объединить общедоступные данные с собственными исследованиями и изучить это явление.
В новом исследовании исследователи проанализировали видео и изображения полярного сияния с преобладанием синего цвета, чтобы оценить площадь явления и подтвердили оценки с помощью спектрофотометров.
Исследование, опубликованное в журнале Earth, Planets and Space, проводилось под руководством Соты Нандзё, постдокторанта Шведского института космической физики в Швеции, и профессора Кадзуо Сиокавы из Института исследований окружающей среды между космосом и Землей (ISEE) в Университете Нагои. в Японии.
Исследование Нандзё и Сиокавы позволило впервые визуализировать пространственную структуру полярных сияний с преобладанием синего цвета во время шторма. Исследователи обнаружили, что полярные сияния имеют продольные структуры, которые совпадают с линиями магнитного поля. Впервые они были обнаружены в низкоширотных полярных сияниях с преобладанием синего цвета.
Они также обнаружили, что полярное сияние простиралось примерно на 1200 км по долготе, состояло из трех отдельных структур и имело высоту от 400 до 900 км.
В этом исследовании также было проанализировано полярное сияние с преобладанием синего цвета, снятое другим фотографом. Фото: Мицухиро Одзаки.
Открытия Нандзё и Сиокавы могут изменить наше понимание голубых полярных сияний. Кольцевой ток, область заряженных частиц в форме пончика, окружающая Землю, считается источником энергичных нейтральных атомов (ENA), которые создают низкоширотные полярные сияния, в том числе красные полярные сияния. Согласно этой модели, шторм, вероятно, возбудил ENA, создав красочную игру света.
Однако открытия группы нелегко объяснить этим механизмом. Как объясняет Сиокава: «В этом исследовании в полярном сиянии с преобладанием синего цвета была обнаружена структура в несколько сотен километров в продольном направлении, которую трудно интерпретировать только по активности ENA. линии магнитного поля, как наблюдалось в этом исследовании».
Другая возможность заключалась в том, что полярное сияние возникло из-за резонансного рассеяния молекулярных ионов азота, вызванного солнечным излучением. Однако исследования группы показывают, что произошел другой процесс, поскольку солнечный свет достигал только 700 км, а не 400 км, наблюдаемых исследователями.
Вместо этого их результаты могут указывать на интригующую возможность неопознанного процесса. «Наши результаты показывают, что молекулярные ионы азота, возможно, ускорились вверх по какому-то механизму и были ответственны за формирование синего сияния», — сказал Сиокава.
«На сегодняшний день не совсем понятно, как молекулярные ионы азота с большой молекулярной массой могут существовать на таких больших высотах», — продолжил он. «Такие ионы не могут существовать в течение длительного времени из-за своей большой массы и коротких временных интервалов диссоциативной рекомбинации; однако они наблюдаются на больших высотах. Этот процесс окутан тайной».
В целом, повторные наблюдения полярных сияний с преобладанием синего цвета, таких как наблюдаемое в Японии, могут дать ключ к пониманию принципа, лежащего в основе того, как азот может быть обнаружен на этих высотах.
Поскольку процесс оттока молекулярных ионов азота в магнитосферу важен во всем, от понимания геомагнитных бурь до радиационной обстановки в космосе, эти открытия могут помочь нам понять процессы, происходящие на высоте сотен километров над нами.
Информация от: Университетом Нагои
