Északi fény A néma viharok fénye
2020. február 22. · Az északi fény kompenzálja a magas szélességi fokú lakosokat az ottani hosszú télért. Délebbre meglehetősen ritkák és elvesztették korábbi borzalmukat. Nem egészen igaz.
ÉN.Finnül a névnek nincs eredeti neve. A "Revontuli" szó szerint "északi tüzet" jelent, a "Revontulibongarin opas" pedig "útmutató az északi fény figyelőinek". Minna Palmroth, a Helsinki Egyetem űrfizikai professzora 2018 elején közzétette ezeket, hogy honfitársai utánanézhessenek, mi áll a különféle fényes formák mögött, amelyeket gyakran látnak a finn sötét télen: diffúz izzó felhők, izzó felhők Ívek, sugarak, amelyek látszólag egy pontból fakadnak, és végül hosszú, függőlegesen csíkos falak, amelyek hirtelen végződnek, és úgy néznek ki, mint a ráncos függöny varratai.
De amint megjelent Palmroth útmutatója az északi fényről, az olvasók előkerültek és panaszkodtak. A könyvből hiányzott az északi fények olyan formája, amelyet megfigyeltek: időszakosan elrendezett vízszintes ujjak, amelyek dél felé nyúltak ki a függönyszegélyek felett. Kérem, miről van szó? Sem Palmroth, sem két társszerzője nem tudta. Az északi fénynek ezt a formáját, amelyet ma „dűnéknek” neveznek, addig nem tudományosan dokumentálták. 2018 októberében a professzor és néhány amatőr megfigyelési kampányt szervezett szinkron felvételek megszerzésére Finnország különböző helyszíneiről. Az északi fény új formájának immár hivatalos első leírása megjelent a szaklapban a múlt héten AGU Advances.
A jelenség még ma is jó meglepetésekre, mivel régóta csodálkoztak az űrből. Az ilyen fényjátékok szinte mindennapos események a Magas-sarkvidék lakói számára, ha az időjárás és az évszak lehetővé teszi. Általános szabály, hogy a zöld szín dominál, fölötte néha piros, a függöny szegélyeinek alján pedig néha lila vagy kék. Az első írott kultúrák délebbre fekvő régióiban az északi fény sokkal ritkább, ezért az első megbízható történelmi jelentések róluk Kr.e. 700 körülről származnak. Kínából adódnak át. És csak 1773 óta, amikor James Cook második útján behatolt az antarktiszi vizekbe, tudjuk, hogy ilyen jelenségek vannak a mély déli területeken is. Azóta az aurora australis csatlakozott az aurora borealishoz, az északi aurorához, ahogyan azt a természettudósok Galileo óta nevezik, és ha valaki a jelenségről egy konkrét megfigyelési helyre való hivatkozás nélkül beszél, egyszerűen aurorának vagy "északi fénynek" hívja - még akkor is, ha az Maguk a pólusoknál viszonylag ritka és kevésbé látványos. A legjobb aurorák az északi vagy déli szélesség 60 és 80 fok közötti oválison láthatók.
Az új-zélandi maorik Cook előtt ismerték a Tahunui-a-rangit ("nagy ég az égen"), akárcsak Ausztrália őshonos lakói. Ezek az északi fényeket hagyományosan a katasztrófához, a tűzhöz és a vérhez társítják - ez az asszociáció az ókortól a modern időkig terjedő jelentéseket is uralja Európában. Még a józan Arisztotelész is "meteorológiájában" írja a "véres hézagokat", és nyilvánvaló, hogy ott a "felső levegő ég". És amikor a különféle égi fényjelenségeket tárgyalja, Seneca beszámol a 65 körüli „Naturales quaestiones” -ben (a természettel kapcsolatos kérdések), hogy harminc évvel korábban Tiberius északi fény császár irányítása alatt egyszer csak egy emlékezetes hamis riasztás váltott ki: „A kohortok a Segíteni Osztia városának, amely úgy tűnt, hogy ég, amikor az ég fél éjszaka tompán izzik, mint a sűrűn füstölő tűz. "
De miért van ott minden hely? Honnan származnak ezek a részecskék, és mely folyamatok adják számukra a magas energiát?
Az ilyen köptetések korántsem ritkák. 2012-ben volt egy kitörés, amely legalább olyan erőszakos volt, mint a carringtoni esemény, de hiányolta a Földet. Egy ilyen típusú kisebb ütés miatt az áramhálózat összeomlott a kanadai Quebec tartományban 1989-ben. Sandra Chapmannal az angliai Warwick Egyetemen dolgozó kutatók csak most készítettek új, pontosabb becslést arról, hogy ez milyen gyakran várható Geofizikai kutatási levelek megjelent. Az elmúlt 150 év naptevékenységi adatai alapján arra a következtetésre jutottak, hogy egy olyan mágneses vihar, mint amely a quebeci áramszünetet okozta, évi négyszázalékos valószínűséggel rendelkezik, egy carringtoni esemény 0,7 százalékkal. Ez nem gyakran, de gyakran elég ahhoz, hogy tekintettel a modern civilizáció növekvő függőségére az egyre összetettebb elektronikus infrastruktúrától, a mágneses viharok és így az északi fények kutatása sem kizárólag alapvető érdekből történik.
A folyamatot újracsatlakozásnak, azaz újracsatlakozásnak nevezzük, és a rendkívül törött mezővonalak, amelyeket eredetileg maga mögött hagy (4. ábra), nem maradhatnak így. A feszültség, amely alatt vannak, a következő pillanatban felszabadul, mivel az újonnan zárt mezővezetékek a lehető leggyorsabban csökkentik a kink szélsőséges görbületét, visszacsattannak és elszállítják a plazmarészecskéket, amelyek elektromos töltésük miatt a mágneses mezőkhöz kapcsolódnak. . Köbcentiméterenként csak nagyon kevés részecske van - geofizikai szempontból a föld magnetoszférája tér és ürebb, mint bármely földi laboratóriumban létrehozható vákuum -, de a kinti hatalmas térbeli dimenziókban jelentős mennyiségű plazma jön össze most azoknak a részecskéknek a forrása válik, amelyek később megvilágítják az aurorákat a föld légkörében (5. ábra).
De az energiájuk nem elég ahhoz. Inkább a plazma bonyolult kölcsönhatása zajlik a föld és a földi ionoszféra közelében lévő dipólus alakú mágneses térrel, és ennek eredményeként a mező vonalai mentén erős elektromos áramokkal. Többek között azért, mert ezek a vonalak a föld felé közelednek, megnő a föld közelében lévő áram erőssége és végül összeomlik az áram akadálytalan áramlása. "Mintha kiégett volna a biztosíték" - mondja Gerhard Haerendel, a garchingi Max Planck Földönkívüli Fizikai Intézet emeritus igazgatója, aki elméletileg kutatta az ilyen folyamatokat. A vonalnak úgymond ellenállást adunk, amelynél a feszültség csökken, ami olyan elektromos mezőket hoz létre, amelyekben az elektronok különösen olyan mértékben felgyorsulnak, hogy a semleges föld atmoszférájába érve aurorákat okoznak.
Ez megmagyarázza, hogy az északi fények miért nem egyenletesen ragyognak a koronatömegkidobások okozta erősebb mágneses viharokon kívül, hanem jönnek és mennek. A magnetoszférikus farok csapkodása a napszélben szabálytalanul lüktető újracsatlakozási momentumokhoz vezet, és így felfrissíti az úgynevezett mágneses részviharokat, amelyeket az angol nyelvű szakirodalom „alviharoknak” nevez. Az a tény, hogy a föld mágneses pólusai körüli oválisban szívesebben engedik el a gőzt, végső soron a földi mágneses tér dipól geometriájának köszönhető, míg a poláris fények dinamikája és alakjainak sokfélesége mögött bonyolult plazma-fizikai folyamatok rejlenek.
Az újonnan felfedezett „dűnék” mögött állnak a finn aurora-észlelőknek köszönhetően? Minna Palmroth és társszerzői valószínűbbnek tartják, hogy az űrből érkező mágnesesen felgyorsult részecskék egy valóban atmoszférikus jelenséget hoznak napvilágra: úgynevezett „mezoszférikus furatok”, a magas légkörben sűrűséghullámok, amelyeket még soha nem figyeltek meg az aurora zónákban. Ennek oka azonban - írja Palmroth és munkatársai - egyszerűen az lehet, hogy az északi fény megzavarja a légköri kutatók által alkalmazott megfigyelési módszereket. De most új eszközük van: a "Revontulibongarian" digitális fényképezőgépei.
A bolygókon is izzik a levegő. Ezek azonban nem mindig az északi fények.
A.Az urórák és a sarki fények egyet jelentenek a földdel. De vannak más bolygók is, ahol a töltött részecskékkel való légköri kölcsönhatás izzó koronákat tesz a pólusokra. A csodálatos sarki fényű oválisok különösen a két gázóriást, a Jupitert és a Szaturnuszt mutatják be. A szomszédos képek nem látható fényben készültek - ott nem lennének annyira lenyűgözőek -, hanem ultraibolya fényben, majd a bolygók hagyományos optikai képeivel kombinálva.
A Jupiter északi fényei a legfényesebbek az egész naprendszerben. Ellentétben a Földön lévőkkel, állandóan ragyognak, bár ingadozó fényerővel, de akár száz terawattos sugárterheléssel is, ezerszer annyian, mint a földi aurorák egy megfelelő mágneses vihar idején. A Napnak szüksége van a Jupiterre, és kisebb mértékben a Szaturnuszra, és kevésbé. A Jupiter sokkal erősebb mágneses terekkel rendelkezik, mint a Föld, valamint négy nagy és közeli hold, amelyek biztosítják a töltött részecskék ellátását, különösen az Io hold, amelyre az aktív vulkánok anyagot dobnak maguk körül. A Jupiter többi nagy holdjának is vannak vékony ionoszférái, amelyek mágneses mező vonalakon keresztül kapcsolódnak a Jupiterhez, így minden hold a saját fényfoltját okozza az egyes Jupiter-pólusokon - a legtávolabbi, Callisto, láthatóan csak ideiglenesen.
Az egyetlen aurora nélküli napbolygó a Merkúr. Egyszerűen hiányzik belőle az izzásra ösztönözhető légkör. A jelenség minden más bolygón bebizonyosodott, bár az adatok a Neptunuszra a legvékonyabbak. A nyomok egyetlen szondából származnak, amely 1989 augusztusában repült a legkülső bolygón. A Hubble űrtávcső északi fényeket figyelt meg a második legkülső, az Uránuszon.
A Vénuszon és a Marson is vannak aurorák, csak ezek nem sarki fények, egyszerűen azért, mert ezeknek a bolygóknak nincsenek pólusai, vagyis nincsenek mágneses pólusaik. Mindkét bolygó nem generálja saját mágneses terét. A Marson a kéreg maradék mágnesezése gyenge, de nem képez bolygó-dipólus mezőt. 2017 szeptemberében a „Maven” amerikai Mars-szonda megfigyelhette a vékony marsi légkör felvillanását a napűr viharában. Az aurora ultraibolya volt, és leginkább a bolygó szélén volt látható, ahol a látóvonal különösen nagy távolságokat fut át a légkör izzó rétegén keresztül.
Most nem csak a Naprendszer létezik. Ma más csillagok körül több ezer bolygó ismert. A legtöbbet közvetett módon a csillaguk fényjelére gyakorolt hatása révén fedezték fel. Nincs egyetlen foton sem tőlük, ami még reménytelenebbé teszi északi fényeik felderítését. A földi auroraák azonban tiszta rádiójeleket is küldenek - és egy napon ezeket bizonyos extranoláris bolygókon is észlelhetik.
Az egyetlen napsugárzáson kívüli sarki fény, amelyet eddig elfogtak, nem egy bolygóról származik, hanem egy úgynevezett barna törpéből, egy gázgömbből, amely a Jupiterénél sokszor tucatszor nagyobb, de túl kicsi ahhoz, hogy csillaggá váljon. Az LSR J1835 + 3259 nevű objektumnak, amely 18,5 fényévnyire van, nincs saját napja, amely körül forogna - csak ezért lehet egyáltalán felismerni aurorajának fényét. Azt, hogy miként állít elő aurorákat magának, és olyanokat is, amelyek milliószor erősebben ragyognak, mint a földiek, még nem tisztázott. Esetleg a mágneses mezőjében forog, amely 200-szor erősebb, mint a Jupiteré, egy kis bolygóé, amelyen a vulkánok füstölnek.