Ziemia, atmosfera. Odkryto i wyjaśniono nowy rodzaj zorzy polarnej. Wcześniej nie była znana nauce
Miłośnicy i pasjonaci zjawisk zachodzących w ziemskiej atmosferze, czasami przez przypadek mogą się przyczynić do odkrycia nowego zjawiska, wcześniej nieznanego nauce. Tak jest w przypadku odkrycia nowej formy, typu i rodzaju zorzy polarnej.
Za pomocą aparatów i specjalnych kamer odkryto "zorze wydmy”. Zorza polarna pojawia się w wielu formach, od łuków przez pasma, promienie, korony, łaty i filary. Istnieje nawet STEVE (Sudden Thermal Emission Velocity Enhancement), dziwny rodzaj hybrydy zorzy polarnej zauważony w zachodniej Kanadzie.
Rodzaje zorzy polarnej
Fotografowie rejestrują również zjawiska, które nie pasują do żadnej z tych kategorii. Tak się stało w przypadku fińskich obserwatorów zorzy polarnej, w nocy 7 października 2018 r., gdy zauważyli coś nowego.
Na zdjęciu wydmy (oznaczone okręgami i liczbami) rozciągają się równikowo, od dyskretnego jasnego łuku na północy. Foto: Palmroth M., Grandin M., Helin M., Koski P., Oksanen A., Glad MA
Na zdjęciach i filmach video z tamtej nocy widzimy żywe zielone łuki i pasma, zmieszane z promieniami i słupami. Pojawił się jednak inny rodzaj zorzy, która wyglądała jak falujące fale lub wydmy.
Obserwatorzy następnie pokazali te zdjęcia naukowcom. Skontaktowali się z Minną Palmroth, profesorem fizyki kosmicznej i obliczeniowej na Uniwersytecie Helsińskim. Palmroth kieruje grupą badawczą opracowującą najdokładniejszą na świecie symulację kosmosu i warunków pogodowych w pobliżu Ziemi, wpływających na powstawanie zorzy polarnej.
Palmorth już wcześniej widziała tę formę zorzy polarnej, ale nie miała na nią wytłumaczenia. Teraz, widząc to zjawisko w ruchu, wraz z grupą badawczą postanowiła wyjaśnić przyczynę ich występowania. Ustalono, że tego rodzaju wydmy występują na wysokości 80-100 km, tuż nad mezosferą w tzw. obszarze mezopauzy.
Zdjęcie z ISS z widocznym podziałem warstw atmosfery ziemskiej. Foto: NASA
Zespół badaczy stwierdził, że zorze wydmy można wyjaśnić kombinacją dwóch zjawisk atmosferycznych - fal grawitacyjnych i rzadszej cechy znanej jako „otwór mezosferyczny”.
Fale grawitacyjne są falami w powietrzu, powodowanymi przez układy przednie lub gdy wiatry przepływają przez elementy terenu, takie jak góry. Gdy fale te rozchodzą się w wietrze, wytwarzają pofałdowane cechy chmur. Ponadto fale grawitacyjne mogą również wznosić się w górę od troposfery, przez stratosferę do mezosfery. Kolejnym czynnikiem jest temperatura, która zazwyczaj spada wraz z wysokością do szczytu mezosfery. W pewnych warunkach dochodzi jednak do powstania „warstwy inwersyjnej”, w której temperatura zamiast spadać, to rośnie wraz z wysokością.
Ilustracja pokazuje, w jaki sposób fala grawitacyjna przechodzi przez otwór mezosferyczny w warstwie inwersyjnej mezopauzy, a następnie zapala się tworząc wydmy zorzy polarnej. Dane: Jani Närhi
Jest to szczególnie możliwe, gdy zorza jest obecna, ponieważ większość energii emitowanej przez zorzę polarną to ciepło, a nie światło. Jeśli rosnące fale grawitacyjne napotkają jedną z tych warstw inwersyjnych na szczycie mezosfery, fale zostaną uwięzione w tej warstwie i rozchodzą się w poziomie zamiast w pionie, tworząc otwór mezosferyczny.
Fale grawitacyjne w troposferze mogą powodować falowanie w chmurach na dużych wysokościach. Jednak na szczycie mezosfery jest bardzo mało pary wodnej, aby wytworzyć chmury. Z tego powodu fale rozprzestrzeniające się wzdłuż otworu mezosferycznego napotykają deszcz naładowanych cząstek z wiatru słonecznego, który jest odpowiedzialny za wywoływanie zorzy polarnych, a to powoduje, że same fale świecą.
DobraPogoda24, Uniwersytet Helsiński, AGU
