Дюну создают в мезосфере гравитационные волны

Полярное сияние «Дюна» создается гравитационными волнами в мезосфере. Теперь финские исследователи подтвердили это данными, полученными со спутников.

Северное сияние возникает, когда в атмосферу вдоль силовых линий земного магнитного поля проникают высокоэнергетические частицы и сталкиваются там с молекулами газа, высвобождая избыточную энергию. Это световые волны разной длины, которые могут создавать светящуюся вуаль, мерцание или прерывистые всплески. Однако отдельные физические процессы, лежащие в основе различных вариантов полярного сияния, до конца не изучены.

На этой фотографии показан очень редкий вариант полярного света, открытый всего несколько лет назад: полярное сияние «Дюна», для которого характерны вытянутые параллельные волны в зеленой пелене света. Теперь исследовательская группа под руководством Максима Грандена из Хельсинкского университета подтвердила гипотезу его возникновения с помощью данных спутниковых измерений. Они доказывают, что во время такого полярного сияния в мезосфере действительно существовал особенно сильный инверсионный слой и это привело к увеличению там плотности кислорода. Следовательно, различия в яркости дюнных волн могут быть вызваны колебаниями этого вещества.

Еще в 2020 году финские ученые предполагали, что светящиеся волны «Дюны» были вызваны особым метеорологическим явлением - мезосферным прибоем, когда пограничный инверсионный слой образуется непосредственно под верхней границей мезосферы. Плотные атмосферные волны могут концентрироваться в нем, как в волноводе, и распространяться по горизонтали на большие расстояния. Дополнительные данные также показали, что во время «Дюны» в атмосферу вдоль силовых линий земного магнитного поля поступало больше электронов. Эти частицы высокой энергии, вероятно, вызывают возбуждение атомов мезосферного газа и запускают это редкое явление.

«Дюны» в основном можно наблюдать к югу от классической зоны полярного сияния. Возникнув на 100-километровой высоте, они могут распространяться в направлении с востока на запад более чем на 1500 километров.

Источник информации и фото: scinexx.de

Электроны-убийцы в огнях пульсирующего сияния

Компьютерное моделирование объясняет, как электроны с широким диапазоном энергий падают в верхнюю и среднюю атмосферу Земли во время явления, известного как пульсирующее полярное сияние. Результаты, опубликованные Geophysical Research Letters, предполагают, что электроны с более высокой энергией, возникающие в результате этого процесса, могут вызвать разрушение части озона в мезосфере, примерно в 60 километрах над поверхностью Земли. Исследование было результатом сотрудничества ученых из Японии (Университет Нагоя) и из США (НАСА).

Северное и южное сияния похожи на разноцветные шторы красного, зеленого и пурпурного цветов, распространяющиеся по ночному небу. Но есть еще один вид полярных сияний, который наблюдается реже. Это пульсирующее полярное сияние, больше напоминающее нечеткие клочья плывущих облаков.

Ученые только недавно разработали технологии, позволяющие понять, как формируется пульсирующее полярное сияние. Международная группа, возглавляемая Ёсизуми Миёси из Института исследований космоса и окружающей среды Земли Нагойского университета, разработала теорию, объясняющую выпадение электронов большой энергии при пульсирующих полярных сияниях, и провела компьютерное моделирование , подтверждающее их теорию.

Их выводы предполагают, что электроны как низкой, так и высокой энергии возникают одновременно в результате взаимодействия между волнами хоруса и электронами в магнитосфере Земли. Волны хоруса - это плазменные волны, генерируемые вблизи магнитного экватора. Образовавшись, они перемещаются на север и юг, взаимодействуя с электронами в магнитосфере Земли.

Электроны с низкой энергией (синие) и с высокой энергией (желтые) образуются в процессе, который генерирует пульсирующее полярное сияние Фото: проект PSA

Это взаимодействие заряжает электроны энергией, рассеивая их в верхние слои атмосферы, где они выделяют световую энергию, которая проявляется в виде пульсирующего полярного сияния. Электроны, которые возникают в результате этих взаимодействий, варьируются от электронов с более низкой энергией, всего в несколько сотен килоэлектронвольт, до электронов с очень высокой энергией, в несколько тысяч килоэлектронвольт или «мегаэлектронвольт».

Миёси и его команда предполагают, что высокоэнергетические электроны пульсирующих полярных сияний являются «релятивистскими» электронами, также известными как электроны-убийцы, из-за повреждений, которые они могут причинить, проникая в спутники.

«Наша теория показывает, что так называемые электроны-убийцы, которые осаждаются в средней атмосфере, связаны с пульсирующим полярным сиянием и могут быть вовлечены в разрушение озона».
Ёсизуми Миёси

Затем команда намерена проверить свою теорию, изучив измерения, сделанные во время полета космической ракеты под названием «Потери из-за пульсации авроральных микровзрывов» (LAMP), запуск которой планируется в декабре следующего года. Во время экспериментов LAMP можно будет наблюдать электроны- убийцы, связанные с пульсирующим полярным сиянием.

Источник: phys.org