Потврђено је да је џиновска униформна аурора виђена са земље у божићној ноћи 2022. године поларна кишна аурора. Ово је било прво посматрање поларне кишне ауроре са земље. За разлику од типичне ауроре коју покрећу упадни електрони ускладиштени у репу магнетосфере Земље, поларна кишна аурора се формира од електрона који путују директно од соларне короне до поларних региона земље дуж отворених линија магнетног поља да би кулминирали у „поларном пољу“. киша” електронске преципитације које доводе до оптичких емисија при интеракцији са атомима кисеоника и азота у атмосфери.
Прича о аурорама, шареним заслепљујућим светлосним емисијама (које се називају северно светло или аурора бореалис у региону северног пола и јужно светло или аурора Аустралис у региону јужног пола) почиње у короналном слоју сунчеве атмосфере. Температура овог соларног атмосферског слоја је изузетно висока. Док је температура на слој фотосфере (која се третира као површина сунца јер је то оно што можемо да посматрамо помоћу светлости) је око 6000 Келвина, просечна температура короне је између 1 до 2 милиона Келвина због 'короналног парадокса грејања'. Тако висока температура чини корону слојем прегрејане плазме. Соларни ветар који се састоји од високоенергетских електрично наелектрисаних честица (као што су електрони, протони, алфа честице и тешки јони) непрекидно еманирају из короналног слоја у свим правцима, укључујући и у правцу Земље.
Путовање енергетских наелектрисаних честица од Сунца до Земље није једноставно и директно. Нормално, јонизоване честице се одбијају од магнетног поља земље (магнетосфере), тако да облици живота и електрични системи на земљи остају нетакнути од штетних ефеката сунчевог ветра.
Међутим, у случају масовног избацивања наелектрисаних честица са Сунца, као у случају короналне ејекције масе (ЦМЕ), Земљина магнетосфера постаје преплављена и настаје магнетна олуја. Олуја оптерећује магнетосферу све док се не повуче и баци неке од наелектрисаних честица ка Земљи.
Трака магнетног поља која се увлачи вуче електроне у соларном ветру доле у поларне области где се ауроре примећују 100-300 км изнад површине у горњој атмосфери. Допринос протона и других јона у соларном ветру у формирању ауроре је занемарљив.
Аурора је у основи оптичка емисија из атома кисеоника и азота побуђена енергетским електронима који преципитирају из магнетосфере дуж затворених линија магнетног поља Земље (енергетска електронска преципитација или ЕЕП се односи на таложење енергије електрона у атмосферу). Интеракција енергетских електрона са кисеоником у атмосфери је одговорна за зелену и црвену боју, док интеракција са азотом доводи до стварања плавих и тамноцрвених нијанси.
Дакле, формирање ауроре покреће упадни електрони ускладиштени у магнеторепу (област магнетосфере Земље коју соларни ветар гура у огроман реп у правцу даље од сунца). Електрони ускладиштени у магнетосфери добијају енергију од сунчевог ветра, а затим се таложе у атмосферу у налетима у поларним регионима да би изазвали аурору.
Полар Раин Аурора
Међутим, ретко, ауроре се формирају тако што електрони путују директно од соларне короне до поларних региона земље дуж отворених линија магнетног поља да би кулминирали таложењем електрона „поларне кише“. Установљено је да су такве падавине електрона интензивне када је густина соларног ветра ниска. Оптичке емисије изазване таквим електронима су слабе и формирана аурора се назива "поларна аурора поларних киша".
Сателити су у неколико наврата посматрали поларне кишне ауроре из свемира. Међутим, земаљски објекти никада нису открили ниједан случај.
Дана 25th-КСНУМКСth Децембра 2022. земаљске камере у региону Артика снимиле су нетипичне ауроре када је соларни ветар скоро нестао. Уочена аурора била је уједначена и гигантске величине. Није изгледало као типична аурора. Типична аурора за поларну капу је шарена заслепљујућа светлосна емисија која приказује динамичан образац светала налик дуги. Може се појавити као завесе, зраци, спирале или као променљиви трепери. Тхета аурора изгледа као грчко слово тета (овал са линијом која прелази кроз центар) када се посматра одозго од стране сателита. Тхета аурорае се такође назива 'трансполарни лукови' због појаве лукова великих размера када се гледа одозго. 'Лукови поравнати према Сунцу.' су мали и пригушени аурорални лукови посматрани из земаљских опсерваторија. Један крај лукова је усмерен ка Сунцу па се назива 'Лукови поравнати према Сунцу'.
Аурора уочена у божићној ноћи 2022. била је глатка, дифузна и гигантске величине. Није изгледала као типична аурора, па се сматрало да је поларна аурора. Да би то потврдили, истраживачи су то истражили користећи сателитске и земаљске податке.
Сателитски снимци су показали да је област поларне капе у почетку била потпуно празна. Поларна капа је почела да се испуњава слабом дифузном аурором 25th децембар. Након тога, скоро цео регион поларних капа убрзо је постао покривен интензивним, али мање структурираним емисијама. Ово велико пуњење поларне капе дифузним аурорама наставило се око 28 сати. Интензивна емисија унутар поларне капе почела је да бледи 26. јутраth децембра иу року од неколико сати, структура ауроре се вратила у нормалну дистрибуцију и поларна капа је поново била празна.
Преципитација електрона поларне кише се генерално дешава само на једној хемисфери у зависности од оријентације међупланетарног магнетног поља (ИМФ). Симултани сателитски снимци показали су потпуно испуњење поларне капице на северној хемисфери док је поларна капа на јужној хемисфери била празна. Ова уочена интерхемисферна асиметрија и очекивана оријентација ММФ-а снажно сугеришу да је аурора великих размера откривена унутар поларне капе северне хемисфере била поларна аурора кише. Интерхемисферна асиметрија је такође виђена у подацима о електронима. Такође, корелација између времена нестанка сунчевог ветра и пуњења поларне капе била је веома добра.
Оптичка мерења из земаљског објекта у Артичком граду Лонгјербијену 25th -КСНУМКСth Децембар је показао да електрони високе енергије (>1 кеВ) формирају примарну компоненту таложења електрона. Сателит је такође приметио прилив електрона високе енергије. Као резултат тога, аурора је била видљива са земље као светло зеленкасте емисије.
У једној ранијој студији, показано је да се поларна аурора помера против Сунца брзином од 150 метара/сек. У случају атипичне ауроре виђене у божићној ноћи 2022. године, анализа оптичких података попречног пресека показала је да се аурора ширила у правцу против сунца, али је брзина ауроре гледано са земље била два до три пута већа.
Дакле, гигантска униформна аурора видљива са земље у божићној ноћи 2022. била је поларна аурора. Ово је било прво посматрање поларне кишне ауроре са земље, јединственог аспекта комплексне везе Сунце-Земља.
***
Референце:
- Хосокава, К. сар 2024. Изузетно гигантска аурора у поларној капи на дан када је соларни ветар скоро нестао. НАУКА НАПРЕТКА. 21. јун 2024. Вол 10, број 25. ДОИ: https://doi.org/10.1126/sciadv.adn5276
- СВПЦ, НОАА. Аурора. Доступно на https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/aurora
***
