У той час як нічне небо з його відображенням «північного сяйва» або полярних сяйвів приковувало увагу вчених і спостерігачів за небом протягом століть, досі відомо набагато менше про полярне сяйво, пов’язане з вуглекислим газом. У новому дослідженні, опублікованому в Geophysical Research Letters, вчені оприлюднили глобальні спостереження полярного сяйва, пов’язаного з вуглекислим газом, використовуючи супутникові вимірювання.
Коли ми думаємо про полярні сяйва, ми часто уявляємо сліпучі зелені та червоні вогні, що танцюють у небі. Однак полярне сяйво має численні пов’язані викиди, що відбуваються в різних регіонах атмосфери, більшість з яких невидимі для людського ока.
Атмосфера Землі складається з кількох шарів. У тропосфері ми відчуваємо більшу частину погоди на Землі. Наступний шар, стратосфера, містить озоновий шар Землі, який захищає нас від шкідливого ультрафіолетового випромінювання Сонця. Середній шар — це мезосфера, де метеори згорають, коли вони стикаються зі швидко зростаючою щільністю земної атмосфери. Над цим шаром знаходиться термосфера, яка розташована на висоті від 80 до 700 км над поверхнею Землі, перекриваючи іоносферу, частину атмосфери із зарядженими іонами та електронами.
Біля нижньої частини термосфери знаходиться «край космосу» — також відомий як лінія Кармана, на висоті близько 100 км. Лінія Кармана позначає висоту, на якій можуть обертатися супутники. Багато полярних випромінювань відбуваються в термосфері та іоносфері земної атмосфери. Зазвичай спостережувані зелені та червоні полярні сяйва виникають на висоті близько 100 км та 250 км відповідно через збуджений стан атомарного кисню.
Коли енергійні частинки врізаються в атмосферу Землі, вони взаємодіють із сумішшю атомів і молекул. Однією з таких молекул є вуглекислий газ. Хоча вуглекислий газ відомий своїм впливом на тропосферу як парниковий газ, він також існує в незначних кількостях в атмосфері Землі на межі космосу.
Високо над Землею, близько 90 км (56 миль), вуглекислий газ починає коливатися під час полярного сяйва, випромінюючи більше інфрачервоного випромінювання, ніж зазвичай спостерігається в атмосфері.
Щоб спостерігати підвищені інфрачервоні сигнали від вуглекислого газу під час полярного сяйва, провідний автор і вчений Університету штату Аризона Катріна Босерт разом із міжнародною командою дослідників використовували атмосферний інфрачервоний ехолот, який щодня збирає інфрачервону енергію, що випромінюється від земної поверхні та атмосфери в усьому світі. Його дані забезпечують тривимірні вимірювання температури та водяної пари в атмосферному стовпі та низці слідів газів, властивостей поверхні та хмар на борту супутника NASA Aqua.
Міжнародна наукова група спостерігала посилення інфрачервоних сигналів від вуглекислого газу під час полярного сяйва. Робота над виділенням цих випромінювань дає набір даних для майбутніх досліджень із вивчення полярного сяйва та випадання енергетичних частинок у всьому світі.
«Це пропонує новий спосіб спостерігати за полярним сяйвом Землі з космосу. Різні полярні випромінювання можуть бути пов’язані з різною висотою та енергією частинок», — сказав Боссерт, доцент Школи дослідження Землі та космосу та Школи математичних і статистичних наук ASU. . «Авроральні викиди вуглекислого газу відбуваються в регіоні, який ми вважаємо межею космосу, дещо нижчою за висоту, ніж зазвичай орбіти супутників. Спостереження можуть дати розуміння фізичних процесів, пов’язаних із полярним сяйвом».
Хоча раніше було відомо, що вуглекислий газ може збуджуватися під час полярного сяйва, цей набір даних і метод аналізу забезпечують перші щоденні глобальні спостереження за регіонами північної та південної півкуль за допомогою супутникового приладу для перегляду в найнижчій точці. Супутникові вимірювання охоплюють понад 20 років і можуть бути використані для майбутніх досліджень полярного сяйва та взаємодії енергетичних частинок з атмосферою Землі. Джерело