Астрономы-любители помогли открыть новый вид полярных сияний в рамках проекта сотрудничества между профессиональными учеными и обычными наблюдателями. Дальнейшие наблюдения с Земли и спутников помогли узнать больше о его природе и процессах, идущих в ионосфере и магнитосфере Земли.
Статья опубликована в журнале Science Advances. Кратко о ней рассказывается в пресс-релизе NASA.
С 1950-х годов многие ученые выступали за создание глобальной сети из наблюдателей-добровольцев, работающей в режиме реального времени, для изучения редких и малоизученных полярных сияний в средних и низких широтах. Однако реализовать такие проекты на практике удалось только с развитием средств телекоммуникационных технологий и фототехники, которые произошли за последние пару десятков лет. Например, NASA финансирует проект Aurorasaurus, результат сотрудничества ученых из различных институтов и энтузиастов, оповещающих о результатах своих наблюдений за полярными сияниями через форумы и социальные сети.
В период с 2015 по 2016 год наблюдатели неоднократно сообщали о необычных сияниях в виде динамичных, тонких дуг, возникающих к экватору от авроральных овалов. Раньше в среде астрофотографов и некоторых исследователей они обозначались как "протонные дуги". Однако протонные сияния, более широкие и диффузные, наблюдаются на авроральных широтах, тогда как эти дуги визуально более яркие, узкие и структурированные, и находятся на более низких широтах. Как оказалось, наблюдения обычно соответствуют предсказанной повышенной активности сияний, либо сильной суббуреили геомагнитной буре. Дуга обычно наблюдается ближе к полуночи (по местному магнитному времени) и "живет" до часа. Новый тип сияний получил неофициальное имя "Steve", которое в дальнейшем стало аббревиатурой и расшифровывается как "Strong Thermal Emission Velocity Enhancement".
Ночью 25 июля 2016 года Нотани Бурасса (Notanee Bourassa), канадский астрофотограф-любитель с 30-летним стажем, провел съемку необычных сияний в течение 19 минут. В это же время такое же свечение в небе регистрировалось наземным массивом камер ASIs (All-Sky Imagers), сетью фотометров MSPs (Meridian Scanning Photometers) и аппаратами миссии Swarm. С Земли наблюдалась тонкая дуга фиолетово-белого цвета и неустойчивая структура зеленого цвета, напоминающая забор.
Типичные полярные сияния в высоких широтах вызываются столкновениями заряженных частиц, в основном высокоэнергетических электронов, с молекулами и атомами газов в верхних слоях атмосферы. Сияния типа STEVE имеют иной вид, нежели обычные полярные сияния, а значит механизм их генерации другой. Наблюдения с космических аппаратов показали необычный уровень повышения электронной температуры и падение электронной плотности в ионосфере наряду с выраженным потоком ионов на запад, что позволяет связать эти сияния с явлением субаврорального ионного дрейфа (SAID), которое обычно наблюдается после фазы расширения суббури. Однако ранее не сообщалось о связи подобного явления с какими-либо оптическими эффектами и необходимы дальнейшие исследования и наблюдения, так как механизм генерации STEVE до конца не ясен. Возможно эти сияния связаны с процессами, происходящими во время суббури, такими как "впрыск" заряженных частиц в ионосферу и потоками в магнитосфере на границе авроральных и субавроральных зон.
Это открытие подчеркивает важность кооперации между профессиональной и гражданской наукой, которая оказалась "мостом" между обычными наблюдателями и фотографами и учеными, занимающимися изучением процессов в ионосфере и магнитосфере Земли. Авторы работы подчеркивают, что это сотрудничество состояло не просто в краудсорсинге и накоплении большого набора данных, но и в кропотливом анализе и сопоставлении результатов, полученных из разных мест.
Полярные сияния STEVE и Млечный Путь над озером Чайлдс в Канаде, фото: Courtesy of Krista Trinder/nplus1.ru
Фотографии сияний типа STEVE, снятые в Канаде 25 июля 2016 года. Elizabeth A. MacDonald et al./Science Advances, Vol. 4, no. 3 (14 Mar 2018), фото: nplus1.ru
Связь оптического свечения (розовая область) с данными по электронной плотности и температуре, скоростью дрейфа ионов и возмущениям магнитного поля по данным спутников Swarm. Elizabeth A. MacDonald et al./Science Advances, Vol. 4, no. 3 (14 Mar 2018), фото: nplus1.ru
Видео: youtube.com/NASA Goddard
Как сообщала "Страна", NASA показало облачную бурю на Юпитере. Снимок сделала автоматическая межпланетная станция Juno ("Юнона"), работающая на орбите Юпитера.
Отметим, что ученые NASA показали необратимые изменения климата Земли за последние 20 лет.