Астрономы-любители помогли открыть новый вид полярных сияний

Астрономы-любители помогли открыть новый вид полярных сияний в рамках проекта сотрудничества между профессиональными учеными и обычными наблюдателями. Дальнейшие наблюдения с Земли и спутников помогли узнать больше о его природе и процессах, идущих в ионосфере и магнитосфере Земли. Статья опубликована в журнале Science Advances, кратко о ней рассказывается в пресс-релизе на сайте NASA.

С 1950-х годов многие ученые выступали за создание глобальной сети из наблюдателей-добровольцев, работающей в режиме реального времени, для изучения редких и малоизученных полярных сияний в средних и низких широтах. Однако реализовать такие проекты на практике удалось только с развитием средств телекоммуникационных технологий и фототехники, которые произошли за последние пару десятков лет. Например, NASA финансирует проект Aurorasaurus, результат сотрудничества ученых из различных институтов и энтузиастов, оповещающих о результатах своих наблюдений за полярными сияниями через форумы и социальные сети.

В период с 2015 по 2016 год наблюдатели неоднократно сообщали о необычных сияниях в виде динамичных, тонких дуг, возникающих к экватору от авроральных овалов. Раньше в среде астрофотографов и некоторых исследователей они обозначались как «протонные дуги». Однако протонные сияния, более широкие и диффузные, наблюдаются на авроральных широтах, тогда как эти дуги визуально более яркие, узкие и структурированные, и находятся на более низких широтах. Как оказалось, наблюдения обычно соответствуют предсказанной повышенной активности сияний, либо сильной суббуре или геомагнитной буре. Дуга обычно наблюдается ближе к полуночи (по местному магнитному времени) и «живет» до часа. Новый тип сияний получил неофициальное имя «Steve», которое в дальнейшем стало аббревиатурой и расшифровывается как «Strong Thermal Emission Velocity Enhancement».

Ночью 25 июля 2016 года Нотани Бурасса (Notanee Bourassa), канадский астрофотограф-любитель с 30-летним стажем, провел съемку необычных сияний в течение 19 минут. В это же время такое же свечение в небе регистрировалось наземным массивом камер ASIs (All-Sky Imagers), сетью фотометров MSPs (Meridian Scanning Photometers) и аппаратами миссии Swarm. С Земли наблюдалась тонкая дуга фиолетово-белого цвета и неустойчивая структура зеленого цвета, напоминающая забор. 

Типичные полярные сияния в высоких широтах вызываются столкновениями заряженных частиц, в основном высокоэнергетических электронов, с молекулами и атомами газов в верхних слоях атмосферы. Сияния типа STEVE имеют иной вид, нежели обычные полярные сияния, а значит механизм их генерации другой. Наблюдения с космических аппаратов показали необычный уровень повышения электронной температуры и падение электронной плотности в ионосфере наряду с выраженным потоком ионов на запад, что позволяет связать эти сияния с явлением субаврорального ионного дрейфа (SAID), которое обычно наблюдается после фазы расширения суббури. Однако ранее не сообщалось о связи подобного явления с какими-либо оптическими эффектами и необходимы дальнейшие исследования и наблюдения, так как механизм генерации STEVE до конца не ясен. Возможно эти сияния связаны с процессами, происходящими во время суббури, такими как «впрыск» заряженных частиц в ионосферу и потоками в магнитосфере на границе авроральных и субавроральных зон. 

Это открытие подчеркивает важность кооперации между профессиональной и гражданской наукой, которая оказалась «мостом» между обычными наблюдателями и фотографами и учеными, занимающимися изучением процессов в ионосфере и магнитосфере Земли. Авторы работы подчеркивают, что это сотрудничество состояло не просто в краудсорсинге и накоплении большого набора данных, но и в кропотливом анализе и сопоставлении результатов, полученных из разных мест. 

Ранее мы рассказывали о том, как была выяснена природа пульсирующих полярных сияний и услышано «пение» волн в плазмосфере Земли, а также о том, как выглядят полярные сияния на Марсе и Юпитере.

Александр Войтюк