Kun salaperäiset hehkuvat vihreät raidat valaisivat Suomen taivaan vuonna 2018, se ei jäänyt huomaamatta innokkaiden aurora-ajajien keskuudessa. Valokuvio oli tuntematon ja omituisen täydellinen, ulottui kohti horisonttia kuin joukko taivaallisia hiekkadyynejä.
Tosiaankin, kansalaistutkijoiden "dyyneinä" puhuttava valonäyttö osoittautui uudentyyppiseksi auroraksi. Tämä aurora muodostuu painovoima-aaltojen ja happiatomien dramaattisesta tanssista, tänään (29. tammikuuta) AGU Advances -lehdessä julkaistujen uusien havaintojen mukaan.
Polku löytöihin alkoi vuosia sitten, kun ryhmä aurora-harrastajia lähetti sähköpostitse Helsingin yliopiston laskennallisen avaruusfysiikan professori Minna Palmrothin pyytäen häntä liittymään heidän Facebook-ryhmään. Maali? Pyydä Palmroth selittämään heidän valokuvaamiensa fysiikan fysiikkaa.
Palmroth teki mielellään niin. Jonkin ajan kuluttua hän huomasi vastaustensa toistuvan - joten hän jatkoi aurora-oppaan julkaisua. Mutta lokakuussa 2018 aurora-jahtaajat palasivat hänen luokseen kuvansa hämmentävästä aurorasta.
"Sitten tajusin, että oi ei ... En ole nähnyt näitä aikaisemmin", Palmroth kertoi Live Sciencelle. Ensimmäisen katselun jälkeen nämä raidat näyttivät johtuvan painovoima-aalloista tai tiheydestä johtuvista häiriöistä yläilmakehässä. Ylempi ilmakehä on raidallinen monilla erilaisilla painovoima-aalloilla, jotka kulkevat eri suuntiin ja ovat eri taajuuksilla ja kokoilla. Mutta tämä selitys ei vaikuttanut mahdolliselta, koska aallot levisivät niin tasaisesti.
Joten Palmroth ja hänen tiiminsä järjestivät kampanjan 7. lokakuuta illalla, kokoamalla tutkijoita ja kansalaisia ympäri Suomea valokuvaamaan dyynit. Analysoimalla näitä valokuvia ryhmä alkoi ymmärtää ilmiön takana olevaa fysiikkaa.
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun aurora-ajajat ovat tunnistaneet uuden taivaallisen ilmiön; Kansalaistutkijat löysivät myös taivaanhehkuksen, jota kutsutaan hellästi STEVEksi vuonna 2018.
"Yhteistyö kansalaistutkijoiden kanssa on entistä tärkeämpi, koska niistä voi tulla” liikkuvia antureita ”, jotka jahtaavat mielenkiintoisia auroraa helposti ja saavat aikaan uusia ominaisuuksia, joita tutkijat eivät huomanneet aiemmin”, kertoi Toshi Nishimura, Bostonin sähkö- ja tietokonetekniikan apulaisprofessori. Yliopiston avaruusfysiikan keskus, joka ei ollut osa tutkimusta.
Näkymättömät painovoima-aallot
Aurorat syntyvät, kun aurinko heittää varautuneita hiukkasia kohti planeettamme. Nuo hiukkaset kulkevat planeettamme napojen magneettikenttäviivoja pitkin ja iskevät ilmakehän atomeihin ja molekyyleihin aiheuttaen näille molekyyleille säteilyn valoa. Näillä upeilla valonäytöillä voi olla useita muotoja ja värejä; NASA: n mukaan happi hehkuu vihreänä ja punaisena, typpi hehkuu sinisenä ja purppuraisena. Tähtitieteilijät käyttävät myös auroran muotoa oppiakseen mitä tapahtuu ylemmässä ilmakehässä, missä ne muodostuvat.
Vaikka suurin osa aurinkoista ulottuu pystysuoraan, dyynit ulottuvat kohti päiväntasaajaa vaakatasossa aaltoilevina aaltoina. Kukaan ei ollut aikaisemmin havainnut tällaista aallonmuotoista rakennetta aurorassa, Palmroth sanoi.
Tutkijat teorioivat, että dyynit valaisevat tyypillistä harvinaista ilmakehän painovoima-aaltoa, jota kutsutaan mesosfäärisiksi reikiksi. Nämä mesosfäärin poraukset tapahtuvat, kun ilmakehässä nouseva painovoima-aalto taipuu ja kerrostuu kahden suhteellisen kylmempän ilmakehän kerroksen - kääntökerroksen, 80,7 mailin (80 km) korkeuden ja mesopauksen, välillä 62 mailin (100 km) - väliin. .
Tällä kanavalla aallot etenevät vaakasuoraan ja pitkiä matkoja vaipumatta, muodostaen vuorottelevia taitteita, jotka ovat joko rikastettu hapolla tai vajaat happea. Kun aurinkoon elektronit virtaavat sisään, korkeampien happea sisältävien laskosten valot syttyvät enemmän kuin happea puuttuvat paikat, jolloin syntyy ominaisia raitoja.
"Tämä on erittäin mielenkiintoinen havainto", kertoi Coloradon osavaltion yliopiston ilmakehän tutkimuslaitoksen varajohtaja Steven Miller, joka ei ollut osa tutkimusta. "Ensimmäinen reaktioni kuvia nähdessäni oli, että ne saattavat olla ilmakehän painovoima-aaltoja, joita auraalinen toiminta" korostaa "- näyttää siltä, että tämä on myös kirjoittajien hypoteesi."
Mesosfäärin poraukset voivat ottaa huomioon dyynien havaitut kuviot, mutta "uskon, että" dyynit "ovat itse asiassa osa laajemmalle levinneimmälle ilmakehän painovoima-alueille, joita aurora korostaa", Miller kertoi Live Science: lle.
Käyttämällä valokuvissa tähtiä vertailupisteinä, joukkue pystyi laskemaan dyynien korkeuden olevan noin 62 mailia (100 km) korkea, mikä on tyypillistä aururoille. Mutta tämä huonosti tutkittu ilmakehän alue on liian korkea mitattavaksi tutkalla ja ilmapalloilla, ja liian matala lähettämään avaruusaluksia ilman, että ne palaavat. Joten sitä kutsutaan joskus "ignorosfääriksi", Palmroth sanoi.
"Tämä on ensimmäinen kerta, kun näitä painovoima-aaltoja havaitaan", Palmroth sanoi. "Reiät ovat yleensä melko harvinaisia." Mutta dyynien tarkkaileminen voisi paljastaa enemmän reikiä, Palmroth sanoi.
Esimerkiksi tutkijat havaitsivat, että dyynit esiintyvät samaan aikaan ja samalla alueella, jolla sähkömagneettinen energia avaruudesta siirtyy yläkehän ilmakehään, minkä Palmroth epäilee voivan yhdistää kääntökerroksen mesosfäärin reikien luomiseen. "Haluamme nähdä, onko tämä todella totta", hän sanoi.
