Ett nytt norrskensfenomen som upptäcktes av finska forskare för ett år sedan är troligen orsakat av områden med ökad syreatomdensitet som uppstår i en atmosfärisk vågkanal. Den spekulativa förklaringen som forskarna erbjuder fick stöd av en ny studie.

Observationer som gjorts av Helsingfors universitets forskare ökade giltigheten av en spekulativ mekanism enligt vilken en typ av norrsken som kallas "dyner" föds. I den nya studien, fotografier av fenomenet tagna av en internationell grupp hobbyister i Finland, Norge och Skottland jämfördes med samtidiga satellitdata.

Den sällsynta typen av norrsken sågs på himlen den 20 januari 2016 och registrerades på bilder tagna av flera hobbyister.

"Dynerna sågs i nästan fyra timmar i ett mycket omfattande område, med mönstret som sträcker sig ungefär 1, 500 kilometer från öst till väst och cirka 400 kilometer från norr till söder, " säger postdoktor Maxime Grandin från Centrum för spetsforskning i hållbart rymd som koordineras av Helsingfors universitet.

Användbart foto- och videomaterial samlades in i nära samarbete med finländska aurora borealis hobbyister, använder både internet och sociala medier. Bland annat, en time lapse-video som spelades in den aktuella natten av en skotsk hobbyman hittades. Videon användes för att uppskatta sanddynernas utbredningshastighet till över 200 m/s.

Studien publicerades i den uppskattade AGU avancerar tidning.

Validiteten av vågledarteorin bekräftad

Norrsken föds när laddade partiklar stöts ut av solen, såsom elektroner, kolliderar med syreatomer och kvävemolekyler i jordens atmosfär. Kollisionen exciterar tillfälligt de atmosfäriska arterna, och denna excitation frigörs i form av ljus.

Nya typer av norrsken upptäcks sällan. Identifieringen av denna nya norrskensform förra året var resultatet av ett exceptionellt samarbete mellan hobbyister som gav observationer och forskare som började undersöka saken.

Den nya norrskensformen som heter sanddyner är relativt sällsynt, och dess förmodade ursprung är egendomligt.

"Skillnaderna i ljusstyrka inom dynvågorna verkar orsakas av den ökade tätheten av atmosfäriska syreatomer, säger professor Minna Palmroth.

Ett år sedan, forskare vid Center of Excellence in Research of Sustainable Space drog slutsatsen att den dynliknande formen på den nya typen av norrskensutsläpp kan orsakas av koncentrationer av atmosfäriskt syre. Denna ökade täthet av syreatomer antas orsakas av en atmosfärisk våg känd som ett mesosfäriskt hål som rör sig horisontellt inom en vågledare som är etablerad i den övre atmosfären.

Denna sällsynta vågledare skapas mellan gränsen för det atmosfäriska lagret som kallas mesosfären, som kallas mesopausen, och ett inversionsskikt som intermittent bildas under mesopausen. Detta gör att vågor med en viss våglängd kan färdas långa sträckor genom kanalen utan att avta.

Elektronutfällningen och temperaturobservationerna som gjordes i den nyligen publicerade studien stödde tolkningarna av dynernas ursprung som gjordes ett år tidigare. En oberoende observation gjordes av vågkanalen som uppträdde i området kring sanddynerna, men det finns inga observationsdata för själva den mesosfäriska borrningen ännu.

"Nästa, vi kommer att leta efter observationer av det mesosfäriska hålet i vågledaren, säger Maxime Grandin.

Enligt observationsdata, elektronutfällning inträffade i området där sanddynerna dök upp den 20 januari 2016. Därför det är högst troligt att elektroner som har den lämpliga energin för att åstadkomma norrskensutsläpp på en höjd av ungefär 100 kilometer var inblandade. Observationerna samlades in av SSUSI-instrumentet som bars av en DMSP-satellit, vilka åtgärder, bland annat, elektronutfällning.

Den aktuella natten, det fanns ett exceptionellt starkt temperaturinversionsskikt i mesosfären, eller en barriär som genereras av luftlager med olika temperaturer. Inversionslagret associerat med ursprunget för vågkanalen mättes med SABRE-instrumentet som bärs av TIMED-satelliten. Observationen stöder hypotesen enligt vilken norrskensformen har sitt ursprung i områden med ökad syredensitet som förekommer i den övre atmosfärens vågledare.