Открыта новая особенность Стива

С 2015 по 2016 год гражданские ученые сообщили о 30 случаях, когда в небе была обнаружена пурпурная лента, а под ней - зеленый частокол. Это явление получило название Стив (STEVE, Strong Thermal Emission Velocity Enhancement или сильное повышение скорости теплового излучения) и все еще в новинку для ученых, которые работают над тем, чтобы понять все его детали. Они точно знают, что Стив - это не обычное полярное сияние. Некоторые думают, что это вовсе не полярное сияние и новое открытие о формировании полос внутри структуры приближает ученых на один шаг к разгадке тайны.

«Часто в физике мы строим свое понимание, а затем проверяем крайние случаи или проверяем случаи в другой среде», - объясняет Элизабет Макдональд, космический ученый из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. «Стив отличается от обычного полярного сияния, но состоит из света и управляется системой полярных сияний. Обнаруживая эти крошечные полоски, мы узнаем что-то принципиально новое о том, как может образовываться зеленый авроральный свет».

Эти «крошечные полоски» представляют собой необычно маленькие точечные элементы внутри зеленого частокола Стива. Исследователи предполагают, что полосы могут быть движущимися точками света - удлиненными на изображениях из-за размытия от камер. Конец полосы на одном изображении будет совпадать с концом хвоста на следующем изображении, что способствует предположению ученых. Тем не менее, есть еще много вопросов, на которые необходимо ответить: определение того, является ли зеленый свет точкой или линией, становится еще одним ключом к разгадке, который поможет ученым выяснить, что вызывает зеленый свет.

«Я пока ни в чем относительно этого явления не уверен», - сказал Джошуа Семетер, профессор Бостонского университета. «Есть другие последовательности, в которых есть трубчатая структура, которая сохраняется от изображения к изображению и, похоже, не соответствует движущемуся точечному источнику, поэтому мы еще не уверены в этом».

Стив в целом - это то, над чем ученые все еще работают. Ученые склонны разделять оптические элементы неба на две категории: свечение и полярное сияние. Когда в ночное время происходит свечение атмосферы, атомы в атмосфере рекомбинируют и высвобождают часть накопленной энергии в виде света, создавая яркие полосы цвета. Изучая закономерности свечения воздуха, ученые могут больше узнать об ионосфере. С другой стороны, чтобы его можно было классифицировать как полярное сияние, излучение должно быть вызвано электронной бомбардировкой. Эти элементы сформированы по-разному, но также и выглядят по-разному: на Земле может происходить свечение воздуха, а полярные сияния образуются в виде широкого кольца вокруг магнитных полюсов Земли.

«Стив в целом не соответствует ни одной из этих категорий», - сказал Семетр. «Излучение происходят из-за механизмов, которые мы еще не полностью понимаем».

Пурпурное излучение Стива, вероятно, является результатом движения ионов со сверхзвуковой скоростью. Зеленое излучение, похоже, связаны с водоворотами, такими как те, которые образуются в реке и движутся медленнее, чем другая вода вокруг нее. Зеленые детали также движутся медленнее, чем структуры в пурпурном излучении, и ученые предполагают, что они могут быть вызваны турбулентностью в космических частицах, смесью заряженных частиц и магнитного поля, называемой плазмой, на этих высотах.

«Мы знаем, что такая турбулентность возникает. Есть люди, которые всю свою карьеру основывают на изучении турбулентности в ионосферной плазме, образованной очень быстрыми потоками». - сказал Семетр. «Доказательства, как правило, прибывают из измерений радара. У нас никогда не было оптической подписи». Семетр предполагает, что, когда дело доходит до появления Стива, потоки в этих случаях настолько сильны, что мы можем видеть их в атмосфере.

Чтобы установить диапазон высот и выявить особенности, ученые широко использовали фотографии и видео, сделанные гражданскими учеными.

«Гражданские ученые - это те, кто привлек внимание ученых к феномену Стива. Их фотографии, как правило, делаются дольше, чем наши традиционные научные наблюдения», - сказала Макдональд. «Гражданские ученые не вникают в шаблоны, в которые входят ученые. Они делают все по-другому. Они могут свободно перемещать камеру и делать любую экспозицию, которую хотят». Но, чтобы сделать это новое открытие точек в Стиве, фотографы фактически сделали фотографии с короткой выдержкой, чтобы зафиксировать это движение.

Чтобы получить эти фотографии, гражданские ученые часами проводят на морозе поздно ночью, ожидая появления северного сияния или Стива. Хотя данные могут указать, появится ли северное сияние, индикаторы Стива еще не определены. Тем не менее, охотники за полярным сиянием все равно появляются и фотографируют.

Нил Зеллер, фотограф и соавтор статьи, говорит, что изначально он не планировал стать гражданским ученым. «Это было просто ради красоты», - объяснил Зеллер. Он участвовал в открытии Стива с самого начала. Он показал Макдональд фотографию Стива, которую сделал много лет назад, что положило начало первому исследованию этого явления. Теперь он соавтор этой статьи.

«Это действительно большая честь», - сказал Зеллер о своем вкладе в исследование. «Я здесь ради красоты, и чтобы запечатлеть эти явления в небе».