L’affascinante aurora, con le sue vivaci tende verdi, rosse e viola, affascina da tempo gli osservatori del cielo notturno. Tuttavia, la recente apparizione di strani fenomeni simili all’aurora – le strisce bianco-viola conosciute come “Steve” e il loro spesso accompagnamento… Verde brillante “Picket Fence” – ha suscitato l’interesse di scienziati e osservatori del cielo.
Identificato per la prima volta nel 2018 come una variante della più famosa aurora, Steve, dal nome di un personaggio di un film per bambini del 2006, inizialmente si pensava che il fenomeno della staccionata fosse un prodotto degli stessi processi fisici dell’aurora. Tuttavia, questa ipotesi lasciava molte domande senza risposta sulle sue origini uniche Emissioni incandescenti.
Un nuovo meccanismo genera bagliori celesti
Entra Claire Gaskey, una promettente studentessa laureata in fisica presso l’Università di Università della California, Berkeley. Gaske ha proposto un’interessante spiegazione per questi fenomeni, proponendo un meccanismo fisico abbastanza diverso da quello responsabile delle aurore convenzionali.
“Ciò potrebbe ribaltare il nostro modello di ciò che crea la luce e l’energia nell’aurora in alcuni casi”, ha detto Gaskey. “È davvero fantastico ed è uno dei più grandi misteri della fisica spaziale in questo momento.”
In collaborazione con il Laboratorio di Scienze Spaziali (SSL) A Berkeley, Gaske chiede a NASA Una missione per lanciare un razzo verso l’aurora boreale per convalidare la sua ipotesi. Questa ricerca coincide con l’ingresso del Sole in una fase più attiva del suo ciclo di 11 anni, rendendolo un momento opportuno per studiare eventi rari come Steve e la staccionata.
Distinguere “Steve” dall’aurora comune
La ricerca di Gaskey si concentra sullo strano comportamento dei campi elettrici nell’atmosfera superiore. Ciò suggerisce che questi campi, paralleli al campo magnetico terrestre, possano produrre lo spettro di colori osservato nel fenomeno della staccionata.
Questa ipotesi sfida gli attuali modelli di luce aurorale e generazione di energia e ha importanti implicazioni per la nostra comprensione dell’interazione tra la magnetosfera terrestre e la ionosfera.
Le aurore comuni sono causate dalle particelle energizzanti del vento solare nella magnetosfera terrestre, che fanno sì che le molecole di ossigeno e azoto nell’alta atmosfera emettano frequenze specifiche di luce.
Tuttavia, STEVE mostra un’ampia gamma di frequenze incentrate sul magenta o sul viola, senza la luce blu tipica delle interazioni tra particelle più energetiche nell’aurora. È interessante notare che Steve e la staccionata si trovano a latitudini inferiori rispetto alla tipica aurora, forse anche vicino all’equatore.
Sono in gioco campi elettrici paralleli
La ricerca di Gaskey presuppone che le emissioni dalla “staccionata” siano generate da campi elettrici a basse altitudini parallele al campo magnetico terrestre. Utilizzando un modello fisico della ionosfera ampiamente accettato, ha dimostrato che un campo elettrico parallelo di circa 100 millivolt per metro ad un’altitudine di circa 110 km può accelerare gli elettroni.
Questa accelerazione è sufficiente per attivare gli atomi di ossigeno e azoto, provocando l’emissione di gas Spettro luminoso Osservato in “Picket Fence” e nel bagliore residuo di “Steve”. Ha inoltre identificato condizioni uniche in questa regione, come la bassa densità del plasma e una maggiore presenza di atomi neutri di ossigeno e azoto. Questi possono fungere da isolante, impedendo al campo elettrico di provocare un cortocircuito.
“Se si osserva il raggio d’azione della staccionata, è molto più verde di quanto ci si aspetterebbe. Non c’è alcun colore blu che deriva dalla ionizzazione dell’azoto”, ha detto Gaskey. “Ciò che ci dice è che esiste solo uno specifico intervallo energetico di elettroni che possono creare quei colori.” “Non può arrivare dallo spazio nell’atmosfera, perché quelle particelle hanno troppa energia.”
Invece, ha detto, “La luce emessa dalla staccionata è generata da particelle che devono essere energizzate là fuori nello spazio da un campo elettrico parallelo, un meccanismo molto diverso da qualsiasi aurora che abbiamo studiato o conosciuto”. Prima.”
Cerca Steve con i missili
Brian Hardingassistente fisico ricercatore presso SSL e coautore dell’articolo di Gaskey, sottolinea l’importanza di questa scoperta.
“La cosa veramente interessante dell’articolo di Clare è che sappiamo da un paio d’anni che lo spettro di Steve ci dice che sta accadendo qualcosa di fisico molto strano. Non sapevamo di cosa si trattasse”, ha detto Brian. “La ricerca di Clare ha dimostrato che i campi elettrici paralleli sono in grado di spiegare questo strano spettro”.
Il team propone di lanciare razzi dall’Alaska per misurare i campi elettrici e magnetici all’interno di questi fenomeni, con l’obiettivo di verificare la validità delle proprie ipotesi. Questo sforzo è in linea con l’accesso a basso costo della NASA allo spazio (LCAS) Si prevede che approfondirà la nostra comprensione della chimica e della fisica dell’alta atmosfera. Inizialmente, l’obiettivo sarà quella che è conosciuta come un’aurora potenziata, che è un’aurora regolare contenente emissioni simili a “Steve” e “staccionate”.
“L’aurora potenziata è fondamentalmente questo strato luminoso incluso nell’aurora normale. I colori sono simili alla staccionata in quanto non c’è tanto blu, c’è più verde dovuto all’ossigeno e rosso dovuto all’azoto. L’ipotesi è che anche questi derivino da ” Il percorso dei campi elettrici paralleli, ma sono molto più comuni delle staccionate.”
Il piano non è solo quello di “far volare un razzo attraverso quello strato potenziato per misurare effettivamente quei campi elettrici paralleli per la prima volta”, ha detto, ma anche di inviare un secondo razzo per misurare le molecole ad altitudini più elevate, “per differenziare le condizioni. ” “Uno di quelli che provocano l’aurora.” Alla fine, spera di ottenere un razzo che voli direttamente attraverso Steve e la staccionata.
La curiosità guida questa ricerca dell’aurora, Steve.
Gaskey attribuisce il suo successo alla collaborazione con esperti che studiano diversi strati dell’atmosfera, comprese la mesosfera e la stratosfera. Questo approccio multidisciplinare ha consentito progressi significativi nella comprensione della differenza tra l’aurora e STEVE.
Harding, Gaske e i loro colleghi hanno presentato una proposta alla NASA per lanciare una campagna missilistica questo autunno, anticipando una risposta sulla sua selezione nella prima metà del 2024. Gaske e Harding vedono l’esperimento come un passo cruciale verso la comprensione della chimica e della fisica dei pianeti. il pianeta. L’alta atmosfera, la ionosfera e la magnetosfera terrestre.
“È giusto dire che ci saranno molti studi in futuro su come quei campi elettrici sono arrivati lì, quali onde sono o non sono associate ad essi e cosa significa per il più ampio trasferimento di energia tra l’atmosfera terrestre e lo spazio, ” Disse Harding. “Non lo sappiamo davvero. L’articolo di Clare è il primo passo verso questa comprensione.
Il team attende con impazienza la decisione della NASA sulla proposta di campagna missilistica, prevista per la prima metà del 2024.
In breve, la ricerca guidata da Claire Gaske rappresenta un progresso fondamentale nella fisica spaziale. Gaskey ha evidenziato la natura sfuggente di “Steve” e della “staccionata” come qualcosa di diverso dall’aurora boreale. Con il progredire del ciclo solare, questi risultati promettono non solo di svelare i misteri di questi fenomeni, ma anche di migliorare la nostra comprensione più ampia dell’interazione dinamica tra la Terra e lo spazio.
Maggiori informazioni sull’aurora boreale
L’aurora boreale, comunemente conosciuta come l’aurora boreale e l’aurora australe, rappresenta un affascinante spettacolo di luci naturali nel cielo polare terrestre. Si verifica a causa della meravigliosa interazione tra l’atmosfera terrestre e il vento solare.
Come discusso in dettaglio sopra, gli scienziati ritengono che STEVE e la staccionata siano causati dagli stessi processi fisici dell’aurora. Tuttavia, questa convinzione ha lasciato molte domande senza risposta sull’origine delle loro emissioni luminose uniche.
Origine: connessione solare
Il Sole, fonte di energia e particelle, emette costantemente venti solari, che sono flussi di particelle cariche. Durante il loro viaggio verso la Terra, queste particelle incontrano il campo magnetico terrestre, che svolge un ruolo cruciale nella formazione dell’aurora.
Quando raggiunge la Terra, il vento solare è influenzato dal suo campo magnetico. Il campo magnetico terrestre, estendendosi nello spazio, funge da scudo e dirige queste particelle verso i poli. Qui, le linee del campo magnetico guidano queste particelle cariche nell’atmosfera superiore della Terra.
Mostra la bandiera di Steve e l’aurora boreale
Il fenomeno fondamentale delle aurore si verifica quando queste particelle cariche, in particolare gli elettroni, si scontrano con gas come l’ossigeno e l’azoto nell’atmosfera terrestre. Questa collisione trasferisce energia alle molecole di gas, eccitandole e facendole emettere luce, che è l’essenza delle manifestazioni aurorali.
I colori specifici dell’aurora e di STEVE, che vanno dal verde e rosso al blu e viola, dipendono dal tipo di gas coinvolto e dall’altezza di queste interazioni.
L’attività solare influenza notevolmente l’intensità e la frequenza dell’aurora boreale. Durante il massimo solare, l’aumento dei brillamenti solari e delle espulsioni di massa coronale determinano aurore più intense e frequenti. Al contrario, il minimo solare si traduce in una diminuzione dell’attività aurorale.
Importanza culturale e storica
Oltre al loro splendore visivo, le aurore forniscono preziose informazioni sulla dinamica della magnetosfera terrestre e sulla sua interazione con la radiazione solare. Lo studio dell’aurora contribuisce alla nostra comprensione di come il campo magnetico terrestre ci protegge dalle emissioni solari dannose.
L’aurora boreale ha occupato un posto speciale in varie culture, ispirando miti e folklore. Dall’essere gli scudi delle valchirie nella mitologia norrena alla rappresentazione degli spiriti ancestrali nelle credenze indigene, l’aurora boreale è stata fonte di meraviglia e ispirazione nel corso della storia.
In breve, l’aurora boreale, con la sua straordinaria bellezza, è molto più di un semplice spettacolo visivo. Si tratta di un’interazione dinamica tra il vento solare e il campo magnetico del nostro pianeta, che fornisce informazioni sullo scudo protettivo della Terra e continua ad affascinare le persone attraverso le culture e le generazioni.
Lo studio completo è pubblicato sulla rivista Lettere di ricerca geofisica.
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