O auroră de Crăciun remarcabil de netedă și enigmatică observată peste Arctic în 2022 a fost rezultatul unei „furtuni” de electroni direct din soarelespun cercetătorii japonezi și americani.
Este pentru prima dată când o auroră rară de acest fel a fost văzută de la sol și a venit într-un moment în care rafalele vântului solar au scăzut aproape complet, lăsând o regiune de calm în jur. pământul.
În mod normal, aurora se afișează, ca cele văzute în întreaga lume în Mai, se mișcă și pulsează, cu forme clar perceptibile pe cer. Aceste afișări aurorale sunt alimentate de electroni de la vântul solar – un flux de particule încărcate care curg din soare – care sunt prinși într-o extensie de Câmpul magnetic al Pământului numită magnetotail. Când vremea spațială devine extremă, cum ar fi atunci când o ejecție de masă coronală (CME) – o ejecție mare de plasmă și câmp magnetic de la soare – este eliberată, magnetotailul poate fi strâns (nu vă faceți griji, recrește). Electronii prinși acolo curg pe liniile câmpului magnetic al Pământului către poli. În timp ce fac acest lucru, ei întâlnesc molecule în atmosfera Pământului, ciocnind cu ele și determinându-le să strălucească în culorile aurorei (albastru pentru emisia de azot, verde sau roșu pentru oxigen, în funcție de altitudinea acesteia).
Cu toate acestea, aurora lină din 25-26 decembrie 2022 a fost foarte diferită. Imaginată de o cameră All-Sky Electron Multiplying Charge-Coupled Device (EMCCD) din Longyearbyen, Norvegia, aurora era o strălucire slabă, fără trăsături, care s-a întins pe o întindere de 2.485 mile (4.000 de kilometri). Nu avea structură, nu avea luminozitate pulsatorie sau variabilă. Niciun tip de auroră nu mai fusese văzută vreodată de pe Pământ.
Pentru a rezolva misterul, o echipă condusă de Keisuke Hosokawa, de la Centrul pentru Științe Spațiale și Inginerie Radio de la Universitatea de Electro-Comunicații din Tokyo, a comparat această auroră blândă cu ceea ce Sensorul Special de Scanare Ultravioletă Imager (SSUSI) de pe orbită polară. sateliții Programului de Sateliți Meteorologici de Apărare (DMSP) au văzut. DMSP este operat de National Oceanic and Atmospheric Administration și de SUA Forța Spațială în numele Departamentului de Apărare al SUA.
Sateliții au văzut aurora de sus, constatând că avea toate semnele distinctive ale unui tip rar de auroră numită aurora de ploaie polară, care nu fusese văzută decât din spațiu înainte.
Vântul solar obișnuit călătorește cu aproximativ 250 de mile (400 km) pe secundă. Cu toate acestea, coroana fierbinte a soarelui este plină de găuri, în special la latitudinile solare mai înalte, din care iese un vânt solar excepțional de „rapid” care se deplasează cu până la 500 mile (800 km) pe secundă. Uneori, aceste găuri coronare pot apărea la latitudini inferioare și asta s-a întâmplat de Crăciunul anului 2022, în timp ce a coincis cu încetarea vântului solar obișnuit.
La locația găurilor coronale, liniile de câmp magnetic ale soarelui sunt deschise – nu se întorc înapoi pe suprafața soarelui, fotosferă. Pe măsură ce liniile câmpului magnetic deschis se extind în spațiu, gaura coronală formează baza unei pâlnii magnetice din care curg electroni de înaltă energie.
În cazul aurorei ploii polare, acești electroni au călătorit în spațiu, iar liniile de câmp magnetic deschise s-au conectat cu câmpul magnetic al Pământului deasupra polului nord, permițând electronilor să plouă direct pe poli, mai degrabă decât să rămână prinși în interiorul magnetotailului.
În mod normal, nu observăm că se întâmplă acest lucru, deoarece particulele obișnuite de vânt polar împrăștie electronii de vânt rapid care emană din gaura coronală. Cu această ocazie însă, presiunea vântului solar scăzuse până la măsura în care era neglijabilă, iar electronii vântului rapid puteau ajunge pe Pământ nestingheriți.
În plus, diametrul acestei deschideri pâlnii magnetice este de aproximativ 4.600 mile (7.500 km) atunci când este proiectat la distanța Pământului de Soare. De aceea aurora părea atât de netedă; tuburile de flux magnetic deschise emanate de la soare au acoperit o zonă mai largă decât calota polară nordică a Pământului. Deoarece electronii erau de mare energie, emisia aurorale a fost pur verde, mai degrabă decât roșie, deoarece este nevoie de mai multă energie pentru a ioniza oxigenul mai adânc în atmosferă.
Dovezile concludente au fost că sateliții DMSP au văzut doar aurora ploii polare peste polul magnetic nordic al Pământului, care este înclinat spre soare în timpul iernii din emisfera nordică.
„Când vântul solar a dispărut, un flux intens de electroni cu o energie > 1 keV a fost observat de către DMSP, care a făcut ca aurora ploii polare să fie vizibilă chiar și din sol ca emisii verzui strălucitoare”, a spus echipa lui Hosokawa în lucrarea lor de cercetare publicată.
Ploaia polară în sine a fost studiată anterior în profunzime de către detectoarele de particule de pe sateliții aflați pe orbită, dar astfel de studii sunt puține și îndepărtate. Aceste aurore netede nu sunt în mod normal vizibile cu ochiul liber pe sol. Ca atare, nimeni nu știa ce este aurora netedă, fără trăsături, care a transformat cerul în verde de Crăciunul anului 2022, până acum. Explicația completă poate fi găsită în ediția din 21 iunie a revistei Progresele științei.