(a–c) Отдельные кадры из видео, записанного камерой всего неба в обсерватории Missouri Skies. Север вверху, запад справа. (d) Фотография сделана недалеко от Стонтона, штат Вирджиния, в 02:06 по всемирному времени, вид на запад (фото предоставлено Дэйвом Лайонсом). (д) Профили электронной плотности с использованием модели Фанга и др. (2010) и распределения Максвелла. (f) Светимость полярных сияний на длинах волн 630,0, 557,7 и 427,8 нм с использованием Глобальной модели свечения воздуха для этих параметров осадков. Фото: Письма о геофизических исследованиях (2024 г.). DOI: 10.1029/2024GL111981
Яркие полярные сияния, наблюдаемые по всей Северной Америке, иногда на удивительно низких широтах, свидетельствуют о солнечной активности в ночном небе. Однако во время этих событий происходит нечто большее, чем показывает привычный видимый свет: когда появляются полярные сияния, ионосфера Земли испытывает увеличение ионизации и общего содержания электронов (TEC) из-за энергичных электронов и ионов, выпадающих в ионосферу.
Одним из экстремальных полярных сияний в начале этого года (10–11 мая) стала геомагнитная «супербуря» Ганнона, названная в честь исследователя Дженнифер Ганнон, которая внезапно скончалась 2 мая.
Во время шторма Ганнон как исследователи обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института, так и гражданские ученые в Соединенных Штатах наблюдали влияние этого события на ионосферу Земли, как подробно описано в статье открытого доступа «Изображение экстремального полярного сияния в мае 2024 года с полным содержанием ионосферы электронов». который был опубликован 14 октября в журнале Geophysical Research Letters.
Среди гражданских ученых был соавтор Дэниел Буш, который записал и провел прямую трансляцию всего полярного сияния из своей любительской обсерватории в Олбани, штат Миссури, а также включил в него многочисленных гражданских наблюдателей, привлеченных через социальные сети.
Гражданская наука или общественная наука включает в себя представителей широкой общественности, которые добровольно вносят свой вклад, часто на значительном уровне, в научные исследования, включая наблюдения, сбор данных, разработку технологий, а также интерпретацию результатов и анализ.
Профессиональные ученые – не единственные люди, которые проводят исследования. Совместная работа гражданских ученых не только способствует более сильным научным результатам, но также повышает прозрачность научной работы по вопросам, важным для всего населения, и увеличивает участие STEM среди многих групп людей, которые не являются профессиональными учеными в этих областях.
Для этого исследования Хейстэк собрал данные из плотной сети приемников GNSS (Глобальной навигационной спутниковой системы, включая такие системы, как GPS) по всей территории Соединенных Штатов, которые отслеживают изменения в изменениях ПЭС ионосферы в масштабе времени менее минуты. В этом исследовании Джон Фостер и его коллеги нанесли на карту эффекты полярных сияний во время шторма Ганнон с точки зрения изменений TEC и работали с гражданскими учеными, чтобы подтвердить расширение полярных сияний с помощью фотографий и видеонаблюдений.
И наблюдения TEC, и процедурное включение синхронных изображений гражданских ученых были новаторскими; Это первое использование ионосферного ПЭС, вызванного осадками, для картирования возникновения и развития сильных полярных сияний в континентальном масштабе.
Ведущий автор Фостер говорит: «Эти наблюдения подтверждают правильность метода картирования TEC для детальных исследований полярных сияний и обеспечили новаторское обнаружение сильных изолированных всплесков ионизации, вызванной осадками, связанных с быстрым усилением и расширением авроральной активности».
Ученые Haystack также связали свою работу с наблюдениями граждан, опубликованными в социальных сетях, чтобы поддержать измерения TEC, выполненные через сеть приемников GNSS. Это цветное изображение и очень высокие уровни ПЭС привели к выводу, что интенсивное красное сияние совпадало с передним краем повышающихся уровней ПЭС к экватору и западу, что указывает на то, что повышение ПЭС было вызвано интенсивными высыпаниями низкоэнергетических электронов. после геомагнитной супербури.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса с более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
Этот шторм был исключительно сильным, при этом авроральная активность относительно редко концентрировалась в средних широтах. Непосредственной причиной авроральных и ионосферных возмущений были процессы в штормовой магнитосфере. Это, в свою очередь, было вызвано предшествующим выбросом солнечной корональной массы и взаимодействием сильно возмущенного солнечного ветра с внешней магнитосферой Земли.
Ионосферные наблюдения, представленные в этой статье, являются частью этой глобальной системы взаимодействий, и их характеристики можно использовать для лучшего понимания нашей связанной атмосферной системы.
Соавтор и астроном-любитель Буш говорит: «Нередко такие «граждане-учёные», как я, вносят свой вклад в крупные научные исследования, предоставляя результаты наблюдений за природными явлениями, наблюдаемыми в небе над Землей. Астрономия и геокосмические науки — это пара научных наук. дисциплины, в которых такие любители, как я, все еще могут внести большой вклад, не покидая своих дворов. Я так горжусь тем, что некоторые из моих работ оказались ценными для формального изучения».
Несмотря на его скромный тон при обсуждении своего вклада, его работа сыграла важную роль в достижении научных выводов исследования исследователей Haystack.
Знание этой сложной системы – это больше, чем интеллектуальное исследование; Структура ПЭС и ионосферная активность представляют собой серьезную проблему космической погоды для спутниковых систем связи и навигации. Резкие градиенты и изменчивость ПЭС, наблюдаемые в этом исследовании, особенно значительны, когда они происходят в густонаселенных средних широтах, как это наблюдалось на территории Соединенных Штатов во время супершторма в мае 2024 года и более поздних полярных сияний.
Информация от: Массачусетским технологическим институтом.
