Forskere løser mysteriet med uforklarlige lyse nætter

Går tilbage til det første århundrede, videnskabsmænd, filosoffer og journalister har bemærket den lejlighedsvise forekomst af "lyse nætter, "når et uforklarligt skær på nattehimlen lader observatører se fjerne bjerge, læse en avis eller tjekke deres ur.

En ny undersøgelse accepteret til offentliggørelse i Geofysiske forskningsbreve , et tidsskrift fra American Geophysical Union, bruger satellitdata til at præsentere en mulig forklaring på disse forvirrende historiske fænomener.

Forfatterne foreslår, at når bølger i den øvre atmosfære konvergerer over bestemte steder på Jorden, det forstærker naturligt forekommende luftglød, et svagt lys på nattehimlen, der ofte fremstår grønt på grund af aktiviteterne af iltatomer i den høje atmosfære. Normalt, folk bemærker ikke luftglød, men på lyse nætter kan det blive synligt for det blotte øje, producerer den uforklarlige glød, der er detaljeret i historiske observationer.

Få, hvis nogen, mennesker observerer lyse nætter længere på grund af udbredt lysforurening, men de nye resultater viser, at de kan opdages af videnskabsmænd og kan stadig være mærkbare i fjerntliggende områder. Klar luftglød kan være en bekymring for astronomer, som må kæmpe med det ekstra lys, mens de foretager observationer med teleskoper.

"Lyse nætter eksisterer, og de er en del af variationen af ​​luftglød, der kan observeres med satellitinstrumenter, " sagde Gordon Shepherd, en aeronom ved York University i Toronto, Canada, og hovedforfatter af den nye undersøgelse.

Et historisk mysterium

Historiske beretninger om lyse nætter går århundreder tilbage. Plinius den Ældre beskrev lyse nætter, ordsprog, "Det fænomen, der almindeligvis kaldes 'natsol', det vil sige et lys, der kommer fra himlen om natten, er set under konsulatet hos C. Caecilius og Cn. Papirius (~ 113 f.Kr.), og mange andre gange, giver et udseende af dag i løbet af natten."

Europæiske aviser og den videnskabelige litteratur bragte også observationer af disse begivenheder i 1783, 1908 og 1916.

"Den historiske optegnelse er så sammenhængende, går århundreder tilbage, beskrivelserne er meget ens, " sagde Shepherd.

Moderne observationer af lyse nætter fra Jorden er praktisk talt ikke-eksisterende. Selv hengivne airglow-forskere som Shepherd og hans kolleger har aldrig set en sand lys nat med deres øjne. Men selv før fremkomsten af ​​kunstig belysning, lyse nætter var sjældne og meget lokaliserede.

"Lyse nætter er forsvundet, " sagde Shepherd. "Ingen ser dem, ingen taler om dem eller optager dem længere, men de er stadig et interessant fænomen."

Luftglødsanomalier

Shepherd kendte til de historiske observationer og kunne se lyse natbegivenheder afspejlet i luftglødsdata fra Wind Imaging Interferometer (WINDII), et instrument engang båret af NASA's Upper Atmosphere Research Satellite (1991-2005), men han kunne ikke forklare, hvorfor fænomenerne opstod.

Han og hans medforfatter, Youngmin Cho, en forskningsmedarbejder ved York University, søgte efter mekanismer, der ville få luftgløden til at stige til synlige niveauer på bestemte steder.

Airglow kommer fra emissioner af forskellige farver lys fra kemiske reaktioner i de øvre dele af atmosfæren. Den grønne del af luftglød opstår, når lys fra solen adskiller molekylært ilt i individuelle iltatomer. Når atomerne rekombinerer, de afgiver den overskydende energi som fotoner i den grønne del af det synlige lysspektrum, giver himlen et grønligt skær.

For at finde faktorer, der ville forårsage toppe i luftglød og skabe lyse nætter, forskerne søgte efter to års WINDII-data for usædvanlige luftglødeprofiler, udelukker meteorer og nordlys, som har deres egne særskilte signaturer. De identificerede 11 hændelser, hvor WINDII opdagede en stigning i luftglødniveauet, der ville være synligt for det menneskelige øje, to af dem beskriver de i detaljer i undersøgelsen.

Endelig, forskerne matchede begivenhederne med op- og nedture i zonebølger, store bølger i den øvre atmosfære, der kredser om kloden og påvirkes af vejret. Når toppene af visse bølger flugtede, de producerede lyse natbegivenheder, der kunne vare flere nætter på et bestemt sted. Disse begivenheder var fire til 10 gange lysere end normalt luftglød og kunne være ansvarlige for de lyse nætter observeret gennem historien.

"Denne [undersøgelse] er en meget klar, ny tilgang til den gamle gåde om, hvad der gør nogle nattehimmel så bemærkelsesværdigt lyse, og svaret er atmosfærisk dynamik, sagde Jürgen Scheer, en aeronom ved Instituto de Astronomía y Física del Espacio i Buenos Aires, som ikke var tilknyttet undersøgelsen. "Vi har nu en god idé om, hvilke dynamiske fænomener der ligger bag [airglow] begivenheder med ekstrem lysstyrke."

Iagttager en lys nat

Ud fra deres data, forskerne vurderer, at et bestemt sted, synlige lyse nætter forekommer kun én gang om året, og deres observation ville stole på, at en himmelbetragter kiggede fra et fjerntliggende sted på en klar, måneløs nat med mørketilpassede øjne. Shepherd vurderer, at en lys nat forekommer et sted på Jorden, på forskellige længdegrader, på omkring 7 procent af nætterne.

Hvis en astronom personligt ville opleve en lys nat, Shepherd har mistanke om, at videnskabsmænd kunne forudsige deres forekomst, hvis de overvågede bølgerne kontinuerligt, så de kunne beregne, hvornår deres toppe ville flugte.

Den næste udfordring bliver at reproducere den observerede konvergens af disse bølger gennem modellering og at overveje virkningerne af andre typer bølger i atmosfæren, sagde Scheer.

"Måske er det et næsten dødt spørgsmål, " sagde Shepherd. "Jeg har det sidste ord, før den dør."