ส่องแสงสีเขียว 'เนินทราย' ในท้องฟ้าชวนให้หลงใหล พวกเขากลายเป็นออโรร่าแบบใหม่

เมื่อแถบสีเขียวเรืองแสงลึกลับส่องสว่างท้องฟ้าฟินแลนด์ในปี 2018 มันก็ไม่ได้สังเกตโดยผู้ไล่ตามแสงออโรร่า รูปแบบของแสงนั้นไม่คุ้นเคยและสมบูรณ์แบบแปลก ๆ ยื่นออกไปสู่ขอบฟ้าเหมือนเนินทรายซีเลสเชียล

การแสดงแสงสีเสียงพากย์โดยนักวิทยาศาสตร์พลเมืองขณะที่ "เนินทราย" กลายเป็นออโรร่ารูปแบบใหม่ แสงออโรร่านี้เกิดจากการเต้นของคลื่นแรงโน้มถ่วงและอะตอมออกซิเจนตามการค้นพบใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันนี้ (29 มกราคม) ในวารสาร AGU Advance

เส้นทางไปสู่การค้นพบเริ่มขึ้นเมื่อหลายปีก่อนเมื่อกลุ่มผู้ที่ชื่นชอบแสงออโรร่าส่งอีเมลถึง Minna Palmroth ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์อวกาศจากมหาวิทยาลัย Helsinki ขอให้เธอเข้าร่วมกลุ่ม Facebook ของพวกเขา เป้าหมาย? ให้ Palmroth อธิบายฟิสิกส์เบื้องหลังแสงออโรร่าที่พวกเขาถ่ายภาพ

ปาล์มโรทมีความสุขที่ได้ทำเช่นนั้น หลังจากนั้นไม่นานเธอก็รู้ว่าคำตอบของเธอเริ่มซ้ำซ้อนดังนั้นเธอจึงตีพิมพ์หนังสือแสงออโรร่า แต่ในเดือนตุลาคมปี 2018 ผู้ติดตามแสงออโรร่ากลับมาหาเธอพร้อมกับภาพของแสงออโรร่าที่ทำให้งง

"จากนั้นฉันก็รู้ว่าโอ้ไม่ ... ฉันไม่เคยเห็นสิ่งเหล่านี้มาก่อน" Palmroth บอกวิทยาศาสตร์สด เมื่อมองครั้งแรกแถบเหล่านี้ดูเหมือนจะเป็นผลมาจากคลื่นแรงโน้มถ่วงหรือการรบกวนความหนาแน่นในชั้นบรรยากาศด้านบน บรรยากาศชั้นบนนั้นเต็มไปด้วยคลื่นแรงโน้มถ่วงหลายแบบที่วิ่งไปในทิศทางที่แตกต่างกันและมีความถี่และขนาดต่างกัน แต่คำอธิบายนั้นดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้เพราะคลื่นนั้นแพร่กระจายอย่างสม่ำเสมอ

ดังนั้น Palmroth และทีมของเธอจึงจัดแคมเปญสำหรับช่วงเย็นของวันที่ 7 ตุลาคมโดยรวบรวมนักวิทยาศาสตร์และประชาชนทั่วฟินแลนด์เพื่อถ่ายภาพเนินทราย โดยการวิเคราะห์ภาพถ่ายเหล่านี้ทีมเริ่มเข้าใจฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังปรากฏการณ์

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ผู้ติดตามแสงออโรร่าระบุปรากฏการณ์ท้องฟ้าใหม่ นักวิทยาศาสตร์พลเมืองยังค้นพบแสงจากท้องฟ้าที่เปล่งประกายอย่างไพเราะใน STEVE ในปี 2018

"ความร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์พลเมืองกำลังทวีความสำคัญมากขึ้นเพราะพวกเขาสามารถกลายเป็น 'เซ็นเซอร์มือถือ' ที่ไล่ล่าแสงออโรร่าที่น่าสนใจได้อย่างง่ายดายและจับฟีเจอร์ใหม่ ๆ ที่นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้สังเกตเห็นมาก่อน" Toshi Nishimura รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้า ศูนย์ฟิสิกส์อวกาศของมหาวิทยาลัยซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษา

คลื่นแรงโน้มถ่วงที่มองไม่เห็น

ออโรร่าส่งผลเมื่อดวงอาทิตย์พุ่งอนุภาคที่พุ่งเข้าหาดาวเคราะห์ของเรา อนุภาคเหล่านั้นเดินทางไปตามแนวสนามแม่เหล็กที่ขั้วแม่เหล็กของโลกและกระแทกเข้ากับอะตอมและโมเลกุลในชั้นบรรยากาศของเราทำให้โมเลกุลเหล่านั้นเปล่งแสง การแสดงแสงสีที่น่าทึ่งเหล่านี้มีหลายรูปแบบและหลายสี ตามที่องค์การนาซ่าระบุว่าออกซิเจนเรืองแสงเป็นสีเขียวและสีแดงในขณะที่ไนโตรเจนเป็นสีน้ำเงินและสีม่วง นักดาราศาสตร์ยังใช้รูปทรงของแสงออโรร่าเพื่อเรียนรู้สิ่งที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศที่พวกมันก่อตัว

ในขณะที่แสงออโรร่าส่วนใหญ่ขยายตัวในแนวตั้งเนินทรายยื่นออกไปสู่เส้นศูนย์สูตรในแนวนอนในคลื่นที่เป็นคลื่น ไม่มีใครสังเกตเห็นโครงสร้างคล้ายคลื่นในออโรร่ามาก่อน Palmroth กล่าว

นักวิทยาศาสตร์ตั้งทฤษฎีว่าเนินทรายกำลังส่องคลื่นแรงโน้มถ่วงในบรรยากาศที่หายากชนิดหนึ่งซึ่งเรียกว่า mesospheric bores เหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อคลื่นแรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศกลายเป็นงอและประกบกันระหว่างชั้นบรรยากาศที่ค่อนข้างเย็นสองชั้น - ชั้นผกผันสูง 49.7 ไมล์ (80 กิโลเมตร) และ Mesopause สูง 62 ไมล์ (100 กม.) .

ในช่องนี้คลื่นจะแพร่กระจายในแนวนอนและในระยะทางไกลโดยไม่ลดลงทำให้เกิดรอยพับสลับที่อุดมไปด้วยออกซิเจนหรือออกซิเจนหมดลง เมื่ออิเลคตรอนจากแสงอาทิตย์พุ่งเข้าหารอยพับที่มีระดับออกซิเจนสูงจะส่องสว่างมากกว่าที่ที่ขาดออกซิเจนทำให้เกิดแถบลักษณะพิเศษ

“ นี่เป็นข้อสังเกตที่น่าสนใจมาก” สตีเวนมิลเลอร์รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยเพื่อการวิจัยในบรรยากาศที่มหาวิทยาลัยรัฐโคโลราโดซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษากล่าว "ปฏิกิริยาแรกของฉันเมื่อเห็นภาพคือสิ่งเหล่านั้นอาจเป็นคลื่นแรงโน้มถ่วงของบรรยากาศที่ถูก 'เน้น' โดยกิจกรรมแสงอรุณ - ปรากฏว่านี่เป็นสมมติฐานของผู้เขียนเช่นกัน"

Mesospheric bores สามารถอธิบายรูปแบบที่พบในเนินทรายได้ แต่ "ฉันเดาได้ว่า 'เนินทราย' นั้นเป็นส่วนย่อยของบริเวณแรงโน้มถ่วงของบรรยากาศที่เกิดขึ้นจากแสงออโรร่า

ด้วยการใช้ดาวในภาพถ่ายเป็นจุดอ้างอิงทีมสามารถคำนวณความสูงของเนินทรายให้สูงประมาณ 62 ไมล์ (100 กม.) ซึ่งเป็นเรื่องปกติของแสงออโรร่า แต่ภูมิภาคที่มีการศึกษาต่ำแห่งนี้มีระดับสูงเกินกว่าที่จะวัดด้วยเรดาร์และบอลลูนและต่ำเกินไปที่จะส่งยานอวกาศโดยที่พวกมันไม่ไหม้ ดังนั้นบางครั้งจึงเรียกว่า "Ignorosphere" Palmroth กล่าว

“ นี่เป็นครั้งแรกที่มีการสังเกตคลื่นแรงโน้มถ่วงเหล่านี้” Palmroth กล่าว "โดยทั่วไปแล้วกระบอกสูบเป็นปรากฏการณ์ที่ค่อนข้างหายาก" แต่การสำรวจเนินทรายสามารถเปิดเผยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเจาะได้

ยกตัวอย่างเช่นนักวิทยาศาสตร์พบว่าเนินทรายเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันและในภูมิภาคเดียวกันที่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจากการถ่ายโอนพื้นที่ไปยังชั้นบรรยากาศบนซึ่งผู้ต้องสงสัย Palmroth สามารถเชื่อมต่อกับการสร้างชั้น mesospheric bores ผกผัน “ เราต้องการดูว่านี่เป็นเรื่องจริงหรือไม่” เธอกล่าว