Amatörastronomers fotografi som används i den nya forskningen. Fotot togs den 8 maj, 2016, i Keller, Tvätt. De viktigaste strukturerna är två band med övre atmosfäriska utsläpp 160 kilometer (100 miles) över marken, en mauvebåge och grönt staket. De svarta föremålen längst ner är träd. Bakgrundsstjärnkonstellationerna inkluderar Gemini och Ursa Major. Upphovsman:Rocky Raybell.
Det himmelska fenomenet STEVE orsakas sannolikt av en kombination av uppvärmning av laddade partiklar i atmosfären och energiska elektroner som de som driver norrsken, enligt ny forskning. I en ny studie, forskare hittade STEVEs källregion i rymden och identifierade två mekanismer som orsakar det.
Förra året, de obskyra atmosfäriska ljusen blev en internetupplevelse. Typiska auror, norr- och södra ljuset, brukar ses som virvlande gröna band som sprider sig över himlen. Men STEVE är ett tunt band av rosa-rött eller mauvefärgat ljus som sträcker sig från öst till väst, längre söderut än där auroror brukar dyka upp. Ännu mer konstigt, STEVE förenas ibland med gröna vertikala ljuskolumner med namnet "staketet".
Auroror produceras av glödande syre- och kväveatomer i jordens övre atmosfär, upphetsad av laddade partiklar som strömmar in från den magnetiska miljön nära jorden som kallas magnetosfären. Forskare visste inte om STEVE var en slags norrsken, men en studie från 2018 visade att dess glöd inte beror på att laddade partiklar regnar ner i jordens övre atmosfär.
Författarna till 2018 års studie kallade STEVE för ett slags "sky-glow" som skiljer sig från norrskenet, men var osäker på vad det berodde på. Det som komplicerade saken var det faktum att STEVE kan dyka upp under solinducerade magnetiska stormar runt jorden som driver de starkaste auroralljusen.
Författare till en ny studie publicerad i AGU:s tidskrift Geofysiska forskningsbrev analyserade satellitdata och markbilder av STEVE -händelser och drar slutsatsen att den rödaktiga bågen och det gröna staketet är två distinkta fenomen som härrör från olika processer. Staketet orsakas av en mekanism som liknar typiska auroror, men STEVE's mauve ränder orsakas av uppvärmning av laddade partiklar högre upp i atmosfären, liknande det som får glödlampor att lysa.
Alberta Aurora Chasers fångar STEVE, det nya vetenskapliga övre atmosfäriska fenomenet, på kvällen den 10 april, 2018 i Prince George, British Columbia, Kanada. Mannen Aurora Chaser Robert Downie knäböjer i förgrunden medan fotografen Ryan Sault fångar det smala bandet av vitlila nyanser ovanför. Upphovsman:Ryan Sault.
"Aurora definieras av partikelfällning, elektroner och protoner som faktiskt faller in i vår atmosfär, medan STEVE:s atmosfäriska glöd kommer från uppvärmning utan partikelfällning, "sa Bea Gallardo-Lacourt, en rymdfysiker vid University of Calgary och medförfattare till den nya studien. "De fällande elektronerna som orsakar det gröna staketet är således norrsken, även om detta sker utanför auroralzonen, så det är verkligen unikt. "
Bilder av STEVE är vackra i sig, men de ger också ett synligt sätt att studera det osynliga, komplexa laddade partiklar flödar i jordens magnetosfär, enligt studiens författare. De nya resultaten hjälper forskare att bättre förstå hur partikelflöden utvecklas i jonosfären, vilket är viktigt mål eftersom sådana störningar kan störa radiokommunikation och påverka GPS -signaler.
Var kommer STEVE ifrån?
I den nya studien, forskare ville ta reda på vilka krafter STEVE och om det förekommer på både norra och södra halvklotet samtidigt. De analyserade data från flera satelliter som passerade ovanför under STEVE -evenemang i april 2008 och maj 2016 för att mäta de elektriska och magnetiska fälten i jordens magnetosfär vid den tiden.
Forskarna kopplade sedan satellitdata till foton av STEVE tagna av amatörnordfotografer för att ta reda på vad som orsakar den ovanliga glansen. De fann att under STEVE, en flödande "flod" av laddade partiklar i jordens jonosfär kolliderar, skapar friktion som värmer upp partiklarna och får dem att avge ljus ljus. Glödlampor fungerar på ungefär samma sätt, där el värmer en filament av volfram tills det är tillräckligt varmt för att lysa.
Konstnärens återgivning av magnetosfären under STEVE -händelsen, som visar plasmaområdet som faller in i auroralzonen (grönt), plasmasfären (blå) och gränsen mellan dem kallas plasmapausen (röd). THEMIS- och SWARM -satelliterna (vänster och överst) observerade vågor (röda squiggles) som driver STEVE:s atmosfäriska glöd och staket (infälld), medan DMSP -satelliten (botten) detekterade elektronutfällning och en konjugerad glödande båge på södra halvklotet. Upphovsman:Emmanuel Masongsong, UCLA, och Yukitoshi Nishimura, BU/UCLA.
Intressant, studien fann att staketet drivs av energiska elektroner som strömmar från rymden tusentals kilometer över jorden. Även om den liknar processen som skapar typiska auroror, dessa elektroner påverkar atmosfären långt söder om vanliga aurorala breddgrader. Satellitdata visade högfrekventa vågor som rör sig från jordens magnetosfär till sin jonosfär kan aktivera elektroner och slå ut dem från magnetosfären för att skapa den randiga staketet.
Forskarna fann också att staketet förekommer i båda halvklotet samtidigt, stöder slutsatsen att dess källa är tillräckligt hög över jorden för att mata energi till båda halvklotet samtidigt.
Offentligt engagemang har varit avgörande för STEVE-forskningen genom att tillhandahålla markbaserade bilder och exakta tid- och platsdata, enligt Toshi Nishimura, en rymdfysiker vid Boston University och huvudförfattare till den nya studien.
"När kommersiella kameror blir mer känsliga och ökad spänning om norrsken sprider sig via sociala medier, medborgarforskare kan fungera som ett 'mobilt sensornätverk, 'och vi är tacksamma för att de gav oss data att analysera, "Sa Nishimura.
