Fysikere beskriver en ny type nordlys

I årtusinder, mennesker på de høje breddegrader er blevet betaget af nordlys - nord- og sydlys. Men selv efter al den tid, det ser ud til at være det æteriske, dansende lysbånd over Jorden rummer stadig nogle hemmeligheder.

I en ny undersøgelse, fysikere ledet af University of Iowa rapporterer en ny funktion til Jordens atmosfæriske lysshow. Undersøgte video taget for næsten to årtier siden, forskerne beskriver flere tilfælde, hvor en sektion af den diffuse nordlys - den svage, baggrundslignende glød, der ledsager det mere levende lys, der almindeligvis forbindes med nordlys - bliver mørkt, som om den blev skrubbet af en kæmpe blotter. Derefter, efter kort tid, det mørklagte afsnit dukker pludselig op igen.

Forskerne siger, at adfærden, som de kalder "diffuse aurorale viskelædere, " har aldrig været nævnt i den videnskabelige litteratur. Resultaterne fremgår af Journal of Geophysical Research Space Physics .

Auroras opstår, når ladede partikler, der strømmer fra solen - kaldet solvinden - interagerer med Jordens beskyttende magnetiske boble. Nogle af disse partikler undslipper og falder mod vores planet, og den energi, der frigives under deres kollisioner med gasser i Jordens atmosfære, genererer det lys, der er forbundet med nordlys.

"Det største ved disse viskelædere, som vi ikke kendte før, men ved nu, er, at de eksisterer, " siger Allison Jaynes, adjunkt ved Institut for Fysik og Astronomi i Iowa og studiemedforfatter. "Det rejser spørgsmålet:Er dette et almindeligt fænomen, der er blevet overset, eller er de sjældne?

"At vide, at de eksisterer, betyder, at der er en proces, der skaber dem, " Jaynes fortsætter, "og det kan være en proces, som vi ikke er begyndt at se på endnu, fordi vi aldrig vidste, at de foregik før nu."

Det var den 15. marts, 2002, at David Knudsen, en fysiker ved University of Calgary, opsætte et videokamera i Churchill, en by langs Hudson Bay i Canada, at filme nordlys. Knudsens gruppe var lidt modløs; prognosen krævede klar, mørke himmel - normalt perfekte forhold til at se nordlys - men der skete ingen blændende belysning. Stadig, holdet brugte et kamera, der var specielt designet til at fange lavt lys, meget som nattesynsbriller.

Selvom forskerne kun så mest mørke, mens de stirrede opad med deres egne øjne, kameraet opfangede al slags nordlysaktivitet, inklusive en usædvanlig sekvens, hvor områder af den diffuse nordlys forsvandt, så kom tilbage.

Knudsen, ser på videoen, mens den blev optaget, skrevet i sin notesbog, "pulserende 'black out' diffus glød, som derefter fylder over flere sekunder."

"Hvad overraskede mig, og hvad fik mig til at skrive det i notesbogen, er, når en patch blev lysere og slukket, baggrundens diffuse nordlys blev slettet. Det gik væk, siger Knudsen, et Fort Dodge, Iowa, indfødt, der har studeret nordlys i mere end 35 år og er medforfatter på undersøgelsen. "Der var et hul i det diffuse nordlys. Og så ville det hul fyldes ud igen efter et halvt minut eller deromkring. Jeg havde aldrig set noget lignende før."

Sedlen lå i dvale, og videoen ustuderet, indtil Iowas Jaynes overrakte det til kandidatstuderende Riley Troyer for at undersøge det. Jaynes lærte om Knudsens optagelse på et videnskabeligt møde i 2010 og refererede nogle år senere til viskelæderet i sin doktorafhandling om diffus nordlys. Nu på fakultetet i Iowa, hun ville lære mere om fænomenet.

"Jeg vidste, at der var noget der. Jeg vidste, at det var anderledes og unikt, " siger Jaynes, adjunkt ved Institut for Fysik og Astronomi. "Jeg havde nogle ideer til, hvordan det kunne analyseres, men det havde jeg ikke gjort endnu. Jeg gav den til Riley, og han gik meget længere med det ved at finde ud af sin egen måde at analysere dataene på og frembringe nogle væsentlige konklusioner."

Troyer, fra Fairbanks, Alaska, tog opgaven op med velbehag.

"Jeg har set hundredvis af nordlys vokse op, " siger Troyer, som er i gang med sit tredje år på ph.d.-studier i Iowa. "De er en del af min arv, noget, jeg kan studere, mens jeg holder bånd til, hvor jeg kommer fra."

Troyer lavede et softwareprogram til at indtaste billeder i videoen, når de svage viskelædere var synlige. I alt, han katalogiserede 22 viskelæderbegivenheder i den to timer lange optagelse.

"Det mest værdifulde, vi fandt, er at vise den tid, det tager for nordlys at gå fra en viskelæderbegivenhed (når det diffuse nordlys er slettet ud) til at blive fyldt eller farvet igen, " siger Troyer, hvem er avisens tilsvarende forfatter, "og hvor lang tid det tager at gå fra den slettede tilstand tilbage til at være diffus nordlys. At have en værdi på det vil hjælpe med fremtidig modellering af magnetiske felter."

Jaynes siger, at læring om diffuse nordlysviskere svarer til at studere DNA for at forstå hele menneskekroppen.

"Partikler, der falder ned i vores atmosfære fra rummet, kan påvirke vores atmosfæriske lag og vores klima, " siger Jaynes. "Mens partikler med diffus nordlys måske ikke er hovedårsagen, de er mindre byggeklodser, der kan hjælpe os med at forstå nordlyssystemet som helhed, og kan udvide vores forståelse af, hvordan nordlys opstår på andre planeter i vores solsystem."