Ученые из Финляндии обнаружили ранее неизвестный вид полярного сияния — «песчаные дюны». Они обусловлены волнами, которые создают «пики» и впадины в плотности кислорода.
Астрономы-любители помогли открыть новый тип полярных сияний, которые формируют «дюны» на небе / © Kari Saari
Ученые из Финляндии описали новый вид полярных сияний, напоминающий дюны в пустыне. Свое открытие они сделали на основе фотографий, полученных от астрономов-любителей из группы Revontulikyttääjät. Подробное описание работы опубликовано в журнале AGU Advances.
Полярное сияние — свечение верхних слоев атмосферы, возникающее, когда заряженные частицы, такие как электроны, выбрасываются Солнцем и направляются к полюсам Земли ее магнитным полем. Там они взаимодействуют с газами в атмосфере, в том числе с азотом и кислородом, увеличивая их энергию, которая впоследствии выделяется в виде света.
«Полярные сияния возникают, когда электроны, выпадающие из космоса, сталкиваются с атмосферными молекулами и атомами, которые возбуждаются, — говорит Минна Палмрот из Университета Хельсинки, ведущий автор исследования. — Тот же механизм — в неоновых лампах: там электрический ток возбуждает неоновый газ, и состояние возбуждения высвобождается как неоновый свет. Таким образом, вы можете сказать, что сияние — это небесные неоновые лампы, благодаря тому же механизму».
Прежде полярное сияние проявлялось в разных формах, напоминая то спираль, то корону, то разнообразные дуги. Теперь же исследователи обнаружили ранее неизвестный тип полярного сияния, которое проявляется в виде песчаных дюн. Фотографии этого явления были сделаны в рамках сотрудничества Хельсинкского университета с группой финских энтузиастов, в которую входят как астрономы, фотографы, так и просто любители наблюдать за небом.
Получив снимки, ученые поняли, что у них в руках оказались фото одного и того же неизвестного явления, но сделанные с разных точек в Финляндии. Это позволило определить высоту и другие аспекты явления, в частности расстояние между пульсациями ярко-зеленых «дюн». Выяснилось, что «дюны» возникают на высоте около 100 километров в верхней части третьего слоя атмосферы — мезосфере. Как объясняет Палмрот, зеленый цвет создается за счет возбужденного кислорода, вероятно, это связано с возмущениями в атмосфере, известными как внутренние гравитационные волны: это те же самые виды ряби, которые образуются, если в пруд бросить камушек. Однако в атмосфере волны в большом количестве зачастую движутся вертикально вверх.
«Волны имеют разные частоты, разные длины, разные амплитуды, поэтому наблюдать что-то очень равномерное, например дюны, означает, что должен быть какой-то активный механизм, который делает их такими ровными», — говорит ученый.
Исследователи предполагают, что механизм образования таких «дюн» может быть событием, называемым мезосферным каналом, из-за которого каждая конкретная волна отфильтровывается и изгибается, что позволяет ей перемещаться горизонтально между двумя слоями в атмосфере. Кроме того, подобное явление может произойти, когда температура одного слоя атмосферы немного выше, чем обоих слоев над ним и под ним, добавляют авторы исследования.
«Одним из самых запоминающихся моментов нашего сотрудничества <…> было то, что явление появилось в тот конкретный момент, мы смогли исследовать его в реальном времени. Это напоминало головоломку или детективную работу. Каждый день мы находили новые изображения и выдвигали новые идеи», — поделился своими впечатлениями астроном-любитель Матти Хелин.
