Alaska-seismometre registrerer nordlyset

Aaron Lojewski, der leder aurora sightseeingture i Alaska, var så heldig at fotografere et "udbrud" af strålende lyserødt lys på nattehimlen en nat i februar.

De samme forstyrrelser af Jordens magnetfelt, der lyste himlen op for Lojewskis kamera, blev også fanget af seismometre på jorden, rapporterer et team af forskere i tidsskriftet Seismologiske forskningsbreve .

Ved at sammenligne data indsamlet af all-sky-kameraer, magnetometre, og seismometre under tre nordlysbegivenheder i 2019, University of Alaska Fairbanks seismolog Carl Tape og kolleger viser, at det er muligt at matche den slående visning af lys med seismiske signaler, at observere det samme fænomen på forskellige måder.

Forskere har i et stykke tid vidst, at seismometre er følsomme over for magnetiske udsving - og har arbejdet hårdt på at finde måder at skærme deres instrumenter mod magnetisk påvirkning eller fjerne disse uønskede signaler fra deres seismiske data. Men nordlysundersøgelsen giver et eksempel på, hvordan seismometre kunne parres med andre instrumenter for at studere disse udsving.

"Det kan være svært at være sikker på, at disse seismometeroptagelser stammer fra den samme indflydelse som det, der foregår 120 kilometer oppe på himlen, " sagde Tape. "Det hjælper at have en samtidig udsigt til himlen, for at give dig mere tillid til, hvad du ser fra signalerne på jordoverfladen."

Aurora borealis, eller nordlys, opstår, når solvinde – plasma udstødt fra Solens overflade – møder det beskyttende magnetfelt, der omgiver Jorden. Kollisionen af ​​partikler producerer farverige lys på himlen og skaber udsving i magnetfeltet, der nogle gange kaldes sol- eller rum-"storme". Magnetometre placeret på jordens overflade er det primære instrument, der bruges til at detektere disse fluktuationer, som kan påvirke elektriske net, GPS-systemer og anden afgørende infrastruktur. Aurora er almindeligvis synlig om vinteren i højbreddegrader såsom Alaska.

Seismometrene i undersøgelsen er en del af USArray Transportable Array, et netværk af midlertidige seismometre placeret på tværs af Nordamerika som en del af EarthScope-projektet. Arrayet i Alaska og det vestlige Canada blev afsluttet i efteråret 2017. Aurora-papiret er et af flere inkluderet i en kommende SRL-fokusafsnit om EarthScope i Alaska og Canada.

Disse midlertidige seismiske stationer er ikke afskærmet fra magnetiske felter, i modsætning til mere permanente stationer, der ofte er indhyllet i mu-metal, en nikkel-jern-legering, der leder magnetiske felter rundt om instrumentets sensorer. Som resultat, "Jeg blev blæst bagover over, hvor godt du kan optage magnetiske storme på tværs af arrayet, " sagde US Geological Survey seismolog Adam Ringler, en medforfatter på SRL-papiret.

Sidste måned, Ringler og hans kolleger udgav et papir, der demonstrerer, hvordan arrayets mere end 200 seismometre i Alaska kan bruges til at registrere rumvejr, potentielt øge de 13 magnetometre i drift i staten.

Sammen med all-sky kameradata, seismiske array-data kan hjælpe med at give mening om de stærke variationer i magnetfeltet, der opstår i en magnetisk øst-vestlig retning, tilføjelse af en anden dimension til typiske nord-sydgående undersøgelser af nordlys og andre magnetiske storme, Tape og kolleger foreslår.

Forskerne bemærkede i deres papir, at forbindelsen mellem nordlys og magnetiske forstyrrelser først blev opdaget i Sverige i 1741, og at et seismometer i Tyskland opdagede en atmosfæregenereret magnetisk hændelse for første gang under en kraftig solstorm i 1994.

"Folk har skabt disse forbindelser i 250 år, " sagde Tape. "Dette viser, at vi stadig kan gøre opdagelser, i dette tilfælde med seismometre, at forstå nordlyset."