STEVE er et majestætisk himmelfenomen, der ligner velkendte auroras, men ikke så godt forstået. Nu giver en ny undersøgelse en forklaring.
Et godt eksempel på en STEVE-skærm, taget af Ryan Sault fra Alberta Aurora Chasers om aftenen den 10. april 2018 i Prince George, British Columbia, Canada.
Vi er alle opmærksomme på eller endda fortrolige med aurora borealis - også kendt som nordlys - de smukke, skinnende bånd af lys, som undertiden danser over nattehimlen. Men der er et andet, lidt mindre kendt fænomen kaldet STEVE (stærk forbedring af den termiske emissionhastighed), der også sætter på fantastiske skærme, men alligevel er ikke så godt forstået. Nu tror forskere, at de endelig har fundet ud af, hvad der forårsager det. De fandt ud af, at STEVE har karakteristika, der ligner dem ved typiske auroras, men alligevel er også unikt forskellige i, hvordan den dannes.
Forskere offentliggjorde de nye peer-reviewede fund i Geofysiske forskningsbreve den 16. april 2019.
I 2018 havde en tidligere undersøgelse fundet, at STEVE var en slags himmelglød, der var forskellig fra andre auroras, men forskerne vidste ikke, hvad der forårsager det. Uanset hvad kilden var, var det tilsyneladende ikke ladede partikler, der ramte Jordens atmosfære på samme måde som i typiske auroras. Men STEVE kunne også vises under stærke magnetiske storme, den slags, der producerer de lyseste skærme af auroras: følgelig lidt af et puslespil.Der var nogle fantastiske skærme af STEVE i 2018, der fik meget opmærksomhed på sociale medier og fandt forskernes opmærksomhed.
I modsætning til andre auroras, der ses som store, strålende grønne bånd, er STEVE et tyndere bånd af lyserødt eller lysefarvet lys, der strækker sig fra øst til vest og strækker sig længere syd i breddegrad end andre auroras. STEVE-skærme forekommer meget højt oppe i atmosfæren i ca. 25.000 km (25.000 km) højde. Men disse STEVE-skærme er også ofte ledsaget af andre lodrette søjler med grønt lys kaldet Picket Fence Auroras, som heller ikke var blevet forstået indtil nu.
Et andet smukt foto af en STEVE-skærm nær Kamloops, BC, Canada, den 26. september 2016. Billede via Dave Markel.
På dette fantastiske foto kan både en lys STEVE og en grøn Picket Fence Aurora-skærm ses. Foto taget den 8. maj 2016 i nærheden af Keller, Washington. Billede via Rocky Raybell.
En fantastisk Picket Fence Aurora-skærm nær Anarchist Mountain, BC, Canada den 15. september 2017. Billede via Debra Ceravolo.
Nu har den nye undersøgelse fundet to årsager til de to fænomener - energiske elektroner som dem i andre auroras, samt opvarmning af andre ladede partikler i atmosfæren - der skaber både STEVE og Picket Fence Auroras. STEVE er forårsaget af opvarmning af ladede partikler - plasmaopvarmning - i den øvre atmosfære, men Picket Fence Auroras er resultatet af mekanismer, der ligner mere typiske auroras. Som Bea Gallardo-Lacourt, en rumfysiker ved University of Calgary og medforfatter til den nye undersøgelse, forklarede:
Aurora er defineret af partikeludfældning, elektroner og protoner, der faktisk falder ned i vores atmosfære, hvorimod STEVE-atmosfærisk glød kommer fra opvarmning uden partikeludfældning. De udfældende elektroner, der forårsager det grønne staketshegn, er således aurora, skønt dette forekommer uden for auroralzonen, så det er faktisk unikt.
Forskerne var i stand til at komme til disse konklusioner ved at studere både satellitdata og jordbilleder af STEVE-begivenheder. Data fra flere satellitter blev analyseret, da satellitterne gik over STEVE-begivenheder i april 2008 og maj 2016. Disse data blev derefter sammenlignet med fotografier taget af amatørfotografier. I tilfælde af STEVE-skærme blev det konstateret, at ladede partikler i ionosfæren - i en "flydende flod" - kolliderer med hinanden. Friktionen producerer varme, og partiklerne udsender lys i farvet lys som et resultat. Dette svarer til, hvordan elektricitet i en glødepære opvarmer glødetråden, indtil den lyser.
Kunstnerens koncept af magnetosfæren under en STEVE-begivenhed, der skildrer plasmaområdet, der falder i auroralzonen (grøn), plasmasfæren (blå) og grænsen mellem dem kaldes plasmapause (rød). Billede via Emmanuel Masongsong, UCLA / Yukitoshi Nishimura, BU og UCLA.
Picket Fence Auroras er på den anden side skabt af energiske elektroner, der rammer Jordens atmosfære fra rummet. Dette ligner almindelige auroras på nordlige breddegrader, bortset fra at disse partikler har en tendens til at ramme atmosfæren længere sydpå i breddegrad. Elektronerne aktiveres af højfrekvente bølger, der bevæger sig fra Jordens magnetosfære til ionosfæren; når elektronerne bliver slået ud af magnetosfæren, skaber de stripemønstre, der minder om et staketshegn. Denne proces forekommer i begge halvkugler samtidigt, hvilket indikerer, at kilden til partiklerne er høj nok over Jorden til, at partiklerne kan påvirke begge halvkugler på samme tid.
STEVE-begivenheder er også en god måde for offentligheden at blive involveret i auroral research. Fotos taget fra jorden kan give specifikke tids- og placeringsdata, som er værdifulde for forskere. Som Toshi Nishimura, en rumfysiker ved Boston University og hovedforfatter af den nye undersøgelse, sagde:
Efterhånden som kommercielle kameraer bliver mere følsomme og øget begejstring for auroraspredningen via sociale medier, kan borgerforskere fungere som et 'mobilt sensornetværk', og vi er dem taknemmelige for at have givet os data til analyse.
Et smukt eksempel på en "almindelig" aurora, der blev set den 2. november 2016, fra et fly, der flyver over det nordlige Canada nær Arctic Circle. Billede via Shreenivasan Manievannan.
At lære om eksotiske fænomener som STEVE og Picket Fence Auroras hjælper ikke kun forskere med at forstå, hvad der forårsager dem, men også hvordan de forholder sig til andre aurorale fænomener, og hvad der driver sådanne komplekse processer i Jordens atmosfære, når det interagerer med ladede partikler, der kommer ind fra rummet. Dette er nyttigt ikke kun til forståelse af selve fænomenerne, men også til, hvordan man beskytter mod mulige skadelige virkninger på radio- og GPS-signaler, som er afgørende tjenester i dagens teknologiske verden.
Nederste linje: Takket være data fra både offentligheden og satellitterne har forskere nu fundet ud af, hvad der forårsager både STEVE og Picket Fence Aurora-fænomener, som er mindre kendte, men lige så smukke aurora-lignende himmelvisninger.