Подтверждение нового аврорального явления
Финские исследователи подтвердили, что редкий тип полярного сияния, названный «дюнами», вероятно, вызван областями повышенной плотности атомов кислорода в волноводном канале верхних слоёв атмосферы. Спустя год после открытия явления его спекулятивное объяснение получило поддержку в новом исследовании.
Наблюдения учёных Хельсинкского университета повысили достоверность гипотезы о механизме формирования авроральных «дюн». В новой работе фотографии явления, сделанные международной группой любителей в Финляндии, Норвегии и Шотландии, были сопоставлены с одновременными спутниковыми данными.
Этот редкий тип северного сияния наблюдался в небе 20 января 2016 года и был зафиксирован на снимках нескольких энтузиастов.
«Дюны наблюдались почти четыре часа на очень обширной территории: узор простирался примерно на 1500 километров с востока на запад и около 400 километров с севера на юг», — сообщает постдокторант Максим Гранден из Центра передового опыта в области исследования устойчивого космического пространства при Хельсинкском университете.
Полезные фото- и видеоматериалы были собраны в тесном сотрудничестве с финскими любителями полярных сияний с использованием интернета и социальных сетей. В частности, был найден таймлапс-видеоролик, снятый в ту ночь шотландским энтузиастом. На его основе скорость распространения «дюн» была оценена более чем в 200 м/с.
Исследование опубликовано в уважаемом журнале AGU Advances.
Подтверждение теории волновода
Полярные сияния рождаются, когда заряженные частицы, выбрасываемые Солнцем (например, электроны), сталкиваются с атомами кислорода и молекулами азота в атмосфере Земли. Столкновение кратковременно возбуждает атмосферные частицы, и это возбуждение высвобождается в виде света.
Новые типы полярных сияний обнаруживаются редко. Идентификация этой новой формы в прошлом году стала результатом исключительного сотрудничества между любителями, предоставившими наблюдения, и исследователями, которые начали изучать этот вопрос.
Относительно редкая авроральная форма «дюн» имеет предположительно необычное происхождение.
«Различия в яркости внутри волн дюн, по-видимому, вызваны повышенной плотностью атомов атмосферного кислорода», — говорит профессор Минна Палмрот.
Год назад исследователи пришли к выводу, что дюнообразная форма нового типа свечения может быть вызвана концентрациями атмосферного кислорода. Предполагается, что эта повышенная плотность атомов кислорода создаётся атмосферной волной, известной как мезосферный бор, распространяющейся горизонтально внутри волновода, образованного в верхних слоях атмосферы.
Этот редкий волновод создаётся между границей атмосферного слоя, известного как мезосфера (мезопауза), и инверсионным слоем, который периодически формируется ниже мезопаузы. Это позволяет волнам определённой длины распространяться на большие расстояния по каналу без затухания.
Наблюдения за высыпанием электронов и температурой, проведённые в недавно опубликованном исследовании, подтвердили интерпретации происхождения «дюн», сделанные годом ранее. Было проведено независимое наблюдение волнового канала в области «дюн», но данных о самом мезосферном боре пока нет.
«Далее мы будем искать наблюдения мезосферного бора в волноводе», — говорит Максим Гранден.
Согласно данным наблюдений, 20 января 2016 года в области появления «дюн» происходило высыпание электронов. Следовательно, весьма вероятно, что в явлении были задействованы электроны с энергией, достаточной для вызова аврорального свечения на высоте примерно 100 километров. Наблюдения были собраны прибором SSUSI на спутнике DMSP, который измеряет, среди прочего, высыпание электронов.
В ту ночь в мезосфере наблюдался исключительно сильный инверсионный температурный слой — барьер, создаваемый слоями воздуха с разной температурой. Инверсионный слой, связанный с формированием волнового канала, был измерен прибором SABER на спутнике TIMED. Это наблюдение поддерживает гипотезу о том, что авроральная форма возникает в областях повышенной плотности кислорода, существующих в волноводе верхних слоёв атмосферы.