Загадочное свечение. Учёные нашли совершенно новое проявление полярных сияний — изумрудные завесы, удивительно плоские и покрытые упорядоченной волнистостью. Необычно: полярное сияние, названное «Дюной», располагается в довольно турбулентном слое атмосферы и поэтому вряд ли обладало бы такой регулярностью. Однако есть первые указания на связь с другим редким явлением.
Полярные сияния образуются при взаимодействии высокоэнергетических частиц солнечного ветра с верхними слоями атмосферы. Физические процессы, обуславливающие различные виды полярного сияния, не полностью изучены. Особенно это касается необычных форм, таких как внезапные вспышки, мерцание или недавно открытое явление » «. «.
Зеленая рябь в небе
В Финляндии ученые выявили новое явление северного сияния. Это плоский, зеленоватый мерцающий слой в небе, покрытый равномерным волновым рисунком, напоминающим песчаную рябь на берегу. Минна Палмрот из Хельсинкского университета и ее команда обнаружили это полярное сияние при изучении фотографий, собранных любителями северного сияния.
Полярные сияния, называемые «Дюнами» из-за сходства с песчаными дюнами, не подходят ни к одной общей схеме. Исследователи обнаружили, что волны зеленоватого мерцающего света имели длину около 45 километров и возникали на высоте примерно 100 километров — это низкий уровень для полярного сияния. Таким образом, эта форма проявляется между верхней мезосферой и ее верхней границей, мезопаузой.
Полярные сияния в «Игноросфере»
Нетипично, что этот регион верхней части атмосферы обычно характеризуется неустойчивым состоянием из-за большого количества проходящих через него объектов. гравитационные волныРазнообразие длин волн затрудняет формирование в верхней мезосфере таких гладких и однородных слоев полярного сияния, как феномен «Дюны».
Этот слой сложен в изучении из-за многочисленных помех. Спутники и другие космические обсерватории предоставляют недостаточно данных для такой низкой высоты. Из-за затруднений в измерении атмосферных явлений на высоте от 80 до 120 километров этот регион иногда называют «Ignorosphere», — рассказывает Пальмрот.
Захваченные волны в инверсионном канале
Как в турбулентной зоне могут возникать регулярные «дюнные» волны? Объяснением может служить мезосферный прибой, как говорит Пальмрот. Это явление происходит при образовании узкого инверсионного слоя под мезопаузой — температурного пограничного слоя, пропускающего только определенные гравитационные волны. Создаётся канал, в котором эти волны плотности могут концентрироваться и распространяться на большие расстояния практически без помех.
Этот мезосферный волновод иногда становится заметен в небе, когда в него попадают высокие ледяные облака: тогда облака из завесы создают регулярную волновую картину. Ранее не было известно, что полярные огни также могут попасть в такой инверсионный канал. «Зона полярных сияний обычно не учитывается при изучении мезосферного бора, так как выбросы полярных сияний затрудняют измерения», — поясняет Палмрот.
Солнечный ветер как инверсионный помощник?
Феномен «Дюны» показывает, что инверсионные каналы мезосферы могут быть связаны с полярным сиянием. Исследователи объясняют, что зеленоватое свечение сияния вызвано атомами кислорода, возбуждаемыми солнечным ветром. Из-за того, что кислород сжимается в виде регулярной волны гравитационными волнами в зоне инверсии, полярное сияние формирует свою волновую картину.
Данные метеорологических измерений указывают на возможность правильности этого сценария: «дюнна» всегда происходила на той же высоте и в то время, когда в верхней мезосфере образовывалась инверсия. Это может означать, что взаимодействие ионосферы с космосом также связано с образованием инверсионного слоя в мезосфере, — говорит Палмрот. «Это было бы удивительным открытием».
Остаются загадками
Не все тайны новой «Дюны» раскрыты. База данных пока невелика — зарегистрировано только семь подобных полярных сияний, поэтому механизм их возникновения остаётся неясным. Учёные рассчитывают получить больше информации о феномене в дальнейшем.