Коли Сонце починає шуміти, небо Землі засяє прекрасними танцюючими вогнями. Навколо полюсів по небу танцюють і мерехтять різнокольорові полярні потоки. Однак ближче до екватора з’являється інше емпірійське сяйво: червоний, лілово-рожевий STEVE та його супутній паркан із зеленими смугами.
Що це за вогні та чому вони з’являються на нашому небі, залишається загадкою. Раніше вчені вважали, що, оскільки вони схожі на полярні сяйва, вони можуть бути пов’язані, але механізми цього явища залишаються невловимими. Тепер нова стаття пропонує радикальну ідею: що СТІВ і паркан — це явно не полярні сяйва, а щось інше.
Команда під керівництвом фізика Клер Гаск з Каліфорнійського університету в Берклі каже, що замість того, щоб створюватися магнітними полями, такими як полярні сяйва, STEVE і паркан створюються електричними полями, паралельними лініям магнітного поля, на нижчих широтах, ніж полярне сяйво.
Якщо це так, це має глибокі наслідки для нашого розуміння земної атмосфери, магнітосфери, їх взаємодії та їх фізики.
«Вже кілька років ми знаємо, що спектр STEVE говорить нам про дуже екзотичну фізику. Ми просто не знали, що це таке», — каже фізик Браян Гардінг з Каліфорнійського університету в Берклі. «Стаття Клера показала, що паралельні електричні поля здатні пояснити цей екзотичний спектр».
Полярні сяйва – це справді одне з найкрасивіших місць, які може запропонувати Земля. Вони також мають дуже цікаве фізичне пояснення. Вони виникають, коли частинки від Сонця, такі як ті, що викидаються потужним сонячним вітром або викидаються під час гігантського виверження, такого як спалах, викидаються в космос у напрямку Землі.
Коли вони потрапляють на захисну магнітосферу Землі, більшість із них просто відскакують, але деякі захоплюються, прискорюючись вздовж ліній магнітного поля до вищих широт, де їх викидає у верхні шари атмосфери. Там вони стикаються з атмосферними атомами та молекулами, ненадовго збуджуючи їх і змушуючи їх світитися.
Це полярне сяйво, і його кольори варіюються від зеленого до жовтого, до рожевого, до червоного та фіолетового, на основі якого атоми іонізуються. Зелений — це кисень. Фіолетовий або синій — це азот. Криваво-червоний колір, який є одним із найрідкісніших проявів, — це кисень, але він знаходиться дуже високо в атмосфері та виникає лише під час найбільш енергійних сонячних явищ.
А ще є СТІВ у дивному лілово-білому, іноді супроводжуваному смугастою зеленою рисою, відомою як паркан. STEVE – сильне посилення швидкості теплового випромінювання – було офіційно визначено як окреме явище у 2018 році, і вчені роками намагалися його з’ясувати.
«Це справді круто, — каже Гаске. «Це одна з найбільших загадок у космічній фізиці зараз».
Вчені вважали, що STEVE міг бути створений потоком іонізованих атомів у верхніх шарах атмосфери, які не випадають, як авроральні частинки, відомий як субавроральний дрейф іонів або SAID. Вважалося, що штахетник є результатом випадання частинок зі Стіва.
Але вчені не впевнені, як SAID, який зазвичай не асоціюється зі STEVE, може створити світло STEVE-y. І Гаск та її команда вважали, що паркану може бути інше пояснення.
«Якщо ви подивитеся на спектр паркану, він набагато більш зелений, ніж ви очікували б. І немає жодного синього кольору, який походить від іонізації азоту», — пояснює вона.
«Це говорить нам про те, що існує лише певний енергетичний діапазон електронів, які можуть створювати ці кольори, і вони не можуть надходити з космосу в атмосферу, тому що ці частинки мають занадто багато енергії».
Натомість Гаск та її команда тепер показали, що частинки в огорожі збуджуються локально електричним полем, а не падають з більшої висоти на нижчу – це зовсім інший механізм, ніж той, що стоїть за полярним сяйвом.