Потврдено е дека џиновската униформа поларна светлина видена од земја во Божиќната ноќ во 2022 година е поларна поларна дождовна поларна светлина. Ова беше првото копно набљудување на поларната дождовна поларна светлина. За разлика од типичната поларна светлина која е управувана од инцидентните електрони складирани во магнетоопашката на магнетосферата на земјата, поларната дождовна поларна светлина е формирана од електрони кои патуваат директно од сончевата корона до поларните региони на земјата по линиите на отвореното магнетно поле за да кулминираат во „поларно дожд“ електронски врнежи кои предизвикуваат оптички емисии при интеракција со атомите на кислород и азот во атмосферата.
Приказната за поларните светла, шарените блескави покажувања на светлината (наречена северна светлина или поларна светлина во регионот на северниот пол и Јужна светлина или Аурора австралис во регионот на јужниот пол) започнува во короналниот слој на сончевата атмосфера. Температурата на овој сончев атмосферски слој е исклучително висока. Додека температурата на слој на фотосфера (која се третира како површина на сонцето бидејќи тоа е она што можеме да го набљудуваме со светлина) е околу 6000 Келвини, просечната температура на короната е помеѓу 1 и 2 милиони Келвини поради „Короналниот парадокс на загревање“. Таквата висока температура ја прави короната слој од прегреана плазма. Сончевиот ветер кој се состои од високо енергетски електрично наелектризирани честички (како електрони, протони, алфа честички и тешки јони) постојано произлегуваат од короналниот слој во сите правци, вклучително и во насока на Земјата.
Надворешното патување на енергетските наелектризирани честички од сонцето до земјата не е едноставно и едноставно. Вообичаено, јонизираните честички се отклонуваат од магнетното поле на земјата (магнетосфера), така што формите на живот и електричните системи на земјата остануваат незасегнати од штетните ефекти на сончевиот ветер.
Меѓутоа, во случај на масовно исфрлање на наелектризирани честички од Сонцето, како во случајот со короналното масовно исфрлање (CMEs), магнетосферата на Земјата се преплавува и резултира со магнетна бура. Бурата ја напрега магнетосферата сè додека не се врати назад, фрлајќи некои од наелектризираните честички кон Земјата.
Повлекувачкиот појас на магнетното поле ги влече електроните во сончевиот ветар надолу во поларните региони каде поларните полови се забележани на 100-300 km над површината во горната атмосфера. Придонесот на протоните и другите јони во сончевиот ветер во формирањето на поларната светлина е занемарлив.
Аурора е во основа оптички емисии од атоми на кислород и азот возбудени од енергетски електрони кои таложат од магнетосферата долж линиите на затвореното магнетно поле на земјата (врнежите на енергетски електрони или EEP се однесуваат на таложење на енергијата на електроните во атмосферата). Интеракцијата на енергетските електрони со кислородот во атмосферата е одговорна за зелените и црвените бои, додека интеракцијата со азот доведува до производство на сини и длабоко црвени нијанси.
Така, формирањето на поларната светлина е поттикнато од инцидентните електрони складирани во магнетоопашката (регионот на магнетосферата на земјата што е зафатен од сончевиот ветер во огромна опашка во правец подалеку од сонцето). Електроните складирани во магнетосферата добиваат енергија од присилувањето на сончевиот ветер, а потоа се таложат во атмосферата во рафали во поларните региони за да предизвикаат поларна светлина.
Поларен дожд Аурора
Меѓутоа, ретко, поларниците се формираат од електрони кои патуваат директно од сончевата корона до поларните региони на земјата по линиите на отворено магнетно поле за да кулминираат со врнежите од електрони „поларен дожд“. Забележано е дека таквите врнежи од електрони се интензивни кога густината на сончевиот ветер е мала. Оптичките емисии предизвикани од таквите електрони се слаби и формираната поларна светлина се нарекува „поларна дождовна поларна светлина“.
Поларните врнежи од дожд се забележани во неколку наврати од вселената од сателитите. Сепак, ниту еден случај никогаш не бил откриен од копнените објекти.
На 25th-26th Декември 2022 година, атипична поларна светлина беше снимена од копнените камери во регионот на Артик кога сончевиот ветер речиси исчезна. Забележаната поларна светлина беше униформа и огромна по големина. Не изгледаше како типична поларна светлина. Типична поларна капа аурора е шарено блескаво светлосно шоу кое прикажува динамичен модел на светла слични на виножито. Може да се појави како завеси, зраци, спирали или како треперење што се менува. Тета аурора изгледа како грчка буква тета (овална со линија што минува низ центарот) кога сателитите ја набљудуваат одозгора. Theta aurorae исто така се нарекуваат „трансполарни лаци“ поради појавата на големи лакови кога се гледаат одозгора. 'Лаци подредени на сонцето. се мали и затемнети аурорални лаци забележани од копнените опсерватории. Едниот крај на лаците е насочен кон Сонцето, па затоа е наречен „Лаци подредени на сонцето".
Поларната светлина забележана на Божиќната ноќ во 2022 година беше мазна, дифузна и огромна по големина. Не изгледаше како типична поларна светлина, затоа се сметаше дека е поларна поларна дождовна поларна светлина. За да го потврдат ова, истражувачите го истражуваа ова користејќи сателитски и копнени податоци.
Сателитските снимки покажаа дека областа на поларната капа на почетокот била целосно празна. Поларната капа почна да се полни со слаба дифузна поларна светлина на 25th декември. Последователно, скоро целиот регион на поларна капа набрзо стана покриен со интензивни, но помалку структурирани емисии. Ова големо полнење на поларната капа со дифузни поларници продолжи околу 28 часа. Интензивната емисија во внатрешноста на поларната капа почна да бледне на 26 утроth Декември и за неколку часа, структурата на поларната светлина се врати на нормалната дистрибуција и поларната капа повторно беше празна.
Врнежите од електрони од поларен дожд генерално се случуваат само на една хемисфера во зависност од ориентацијата на меѓупланетарното магнетно поле (ММФ). Симултаните сателитски снимки покажаа целосно полнење на поларната капа на северната хемисфера додека поларната капа на јужната хемисфера беше празна. Оваа забележана меѓухемисферска асиметрија и очекуваната ориентација на ММФ силно сугерираат дека поларната светлина од големи размери откриена внатре во поларната капа на северната хемисфера била поларна поларна дождовна поларна светлина. Меѓухемисферичната асиметрија беше забележана и во податоците за електроните. Исто така, корелацијата помеѓу времето на исчезнување на сончевиот ветер и онаа на полнењето на поларната капа беше многу добра.
Оптичките мерења од копнениот објект во градот Артик Лонгјербјен на 25th -26th Декември покажа дека електроните со висока енергија (> 1 keV) ја формираат основната компонента на врнежите на електроните. Прилив на електрони со висока енергија беше забележан и од сателитот. Како резултат на тоа, поларната светлина беше видлива од земјата како светло зеленикави емисии.
Во една претходна студија, беше докажано дека поларната дождовна поларна светлина се движи против сонцето со 150 метри/сек. Во случај на атипична поларна светлина, видена во Божиќната ноќ во 2022 година, анализата на оптичките податоци на пресекот покажа дека поларната светлина се ширела во насока против сонцето, но брзината на поларната светлина гледана од земјата била два до три пати поголема.
Така, гигантската униформа поларна светлина видлива од земјата на Божиќната ноќ во 2022 година беше поларна поларна дождовна поларна светлина. Ова беше прво копнено набљудување на поларната дождовна поларна светлина, уникатен аспект на сложената врска Сонцето-Земјата.
***
Референци:
- Хосокава, К. и сор 2024. Исклучително гигантска поларна светлина во поларната капа на ден кога сончевиот ветер речиси исчезна. НАУКАТА НАПРЕДУВА. 21 јуни 2024 година. Том 10, број 25. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adn5276
- SWPC, NOAA. Аурора. Достапно на https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/aurora
***
