Aurora yang memesona, dengan tirai hijau, merah, dan ungu cerah, telah lama memikat para pengamat langit malam. Namun, kemunculan fenomena aneh mirip aurora baru-baru ini – garis-garis ungu-putih yang dikenal sebagai “Steve” dan sering menyertainya… Hijau bersinar “Pagar Kayu” – telah menarik minat para ilmuwan dan pengamat langit.

Pertama kali diidentifikasi pada tahun 2018 sebagai varian aurora yang lebih terkenal, Steve, dinamai sesuai karakter dalam film anak-anak tahun 2006, fenomena pagar kayu pada awalnya dianggap sebagai produk dari proses fisik yang sama dengan aurora. Namun asumsi ini menyisakan banyak pertanyaan yang belum terjawab tentang asal usul uniknya Emisi pijar.

Mekanisme baru menghasilkan jilatan api di langit

Masukkan Claire Gaskey, seorang mahasiswa pascasarjana yang menjanjikan dalam bidang fisika di Universitas Universitas California, Berkeley. Gaske telah mengajukan penjelasan menarik untuk fenomena ini, dengan mengusulkan mekanisme fisik yang sangat berbeda dari mekanisme aurora konvensional.

“Dalam beberapa kasus, hal ini akan mengubah model kita tentang apa yang menciptakan cahaya dan energi di aurora,” kata Gaskey. “Ini sangat keren dan merupakan salah satu misteri terbesar dalam fisika luar angkasa saat ini.”

Bekerjasama dengan Laboratorium Ilmu Antariksa (SSL) Di Berkeley, Gaske meminta a NASA Sebuah misi meluncurkan roket ke aurora borealis untuk memvalidasi hipotesisnya. Penelitian ini bertepatan dengan Matahari memasuki fase lebih aktif dalam siklus 11 tahunannya, sehingga menjadikannya momen yang tepat untuk mempelajari peristiwa langka seperti Steve dan pagar kayu.

Membedakan “Steve” dari aurora biasa

Penelitian Gaskey berfokus pada perilaku aneh medan listrik di bagian atas atmosfer. Hal ini menunjukkan bahwa medan ini, sejajar dengan medan magnet bumi, dapat menghasilkan spektrum warna yang diamati pada fenomena pagar kayu.

Hipotesis ini menantang model cahaya aurora dan pembangkitan energi saat ini dan memiliki implikasi penting bagi pemahaman kita tentang interaksi antara magnetosfer bumi dan ionosfer.

Aurora yang umum disebabkan oleh angin matahari yang memberi energi pada partikel di magnetosfer bumi, menyebabkan molekul oksigen dan nitrogen di bagian atas atmosfer memancarkan frekuensi cahaya tertentu.

Namun, STEVE menunjukkan rentang frekuensi yang luas yang berpusat di sekitar magenta atau ungu, tanpa cahaya biru yang khas dari interaksi partikel yang lebih energik di aurora. Menariknya, Steve dan pagar kayu terjadi di garis lintang yang lebih rendah dibandingkan aurora pada umumnya, bahkan mungkin di dekat khatulistiwa.

Medan listrik paralel sedang berperan

Penelitian Gaskey berpendapat bahwa emisi dari “pagar kayu” dihasilkan oleh medan listrik pada ketinggian rendah yang sejajar dengan medan magnet bumi. Dengan menggunakan model fisik ionosfer yang diterima secara luas, dia menunjukkan bahwa medan listrik paralel sekitar 100 milivolt per meter pada ketinggian sekitar 110 km dapat mempercepat elektron.

Percepatan ini cukup untuk mengaktifkan atom oksigen dan nitrogen, sehingga menghasilkan emisi gas Spektrum cahaya Diamati dalam pijaran “Picket Fence” dan “Steve’s”. Penelitian ini juga mengidentifikasi kondisi unik di wilayah ini, seperti kepadatan plasma yang rendah dan peningkatan keberadaan atom oksigen netral dan nitrogen. Ini dapat bertindak sebagai isolator, mencegah medan listrik menyebabkan korsleting.

“Jika Anda melihat rentang pagar kayu, warnanya jauh lebih hijau dari yang Anda perkirakan. Tidak ada warna biru yang berasal dari ionisasi nitrogen,” kata Gaskey. “Hal ini menunjukkan kepada kita bahwa hanya ada rentang energi tertentu elektron yang dapat menciptakan warna-warna tersebut.” “Ia tidak dapat datang dari luar angkasa ke atmosfer, karena partikel-partikel tersebut memiliki terlalu banyak energi.”

Sebaliknya, dia berkata, “Cahaya yang dipancarkan oleh pagar kayu dihasilkan oleh partikel-partikel yang harus diberi energi di luar angkasa melalui medan listrik paralel, sebuah mekanisme yang sangat berbeda dari aurora mana pun yang telah kita pelajari atau ketahui.” sebelum.”

Cari Steve dengan rudal

Brian Hardingasisten ahli fisika penelitian di SSL dan salah satu penulis makalah Gaskey, menyoroti pentingnya penemuan ini.

“Hal yang sangat menarik tentang makalah Clare adalah bahwa kita telah mengetahui selama beberapa tahun bahwa spektrum Steve memberi tahu kita bahwa ada beberapa fisika aneh yang sedang terjadi. Kami tidak tahu apa itu,” kata Brian. “Penelitian Clare menunjukkan bahwa medan listrik paralel mampu menjelaskan spektrum aneh ini.”

Tim mengusulkan peluncuran roket dari Alaska untuk mengukur medan listrik dan magnet dalam fenomena ini, dengan tujuan memverifikasi validitas hipotesis mereka. Upaya ini sejalan dengan akses murah NASA ke luar angkasa (LCAS) Diharapkan dapat memperdalam pemahaman kita tentang kimia dan fisika lapisan atas atmosfer. Awalnya, targetnya adalah apa yang dikenal sebagai aurora yang disempurnakan, yaitu aurora biasa yang mengandung emisi mirip “Steve” dan “pagar kayu”.

“Aurora yang disempurnakan pada dasarnya adalah lapisan terang yang termasuk dalam aurora normal. Warnanya mirip dengan pagar kayu karena warna birunya tidak terlalu banyak, lebih banyak warna hijau dari oksigen dan merah dari nitrogen. Hipotesisnya adalah bahwa ini juga muncul dari ” Jalur medan listrik paralel, tetapi lebih umum daripada pagar kayu.”

Rencananya tidak hanya untuk “menerbangkan roket melalui lapisan yang ditingkatkan tersebut untuk benar-benar mengukur medan listrik paralel tersebut untuk pertama kalinya,” katanya, tetapi juga untuk mengirimkan roket kedua untuk mengukur molekul pada ketinggian yang lebih tinggi, “untuk membedakan kondisi. ” “Salah satu yang menyebabkan aurora.” Akhirnya, dia berharap mendapatkan roket yang terbang langsung melewati Steve dan pagar kayu.

Keingintahuan mendorong pencarian aurora ini, Steve.

Gaskey mengaitkan kesuksesannya dengan kolaborasi dengan para ahli yang mempelajari berbagai lapisan atmosfer, termasuk mesosfer dan stratosfer. Pendekatan multidisiplin ini telah memungkinkan kemajuan yang signifikan dalam memahami perbedaan antara aurora dan STEVE.

Harding, Gaske dan rekan-rekannya telah mengajukan proposal ke NASA untuk meluncurkan kampanye roket pada musim gugur ini, mengantisipasi tanggapan atas pemilihan roket tersebut pada paruh pertama tahun 2024. Gaske dan Harding melihat eksperimen tersebut sebagai langkah penting menuju pemahaman kimia dan fisika alam semesta. planet. Atmosfer bagian atas, ionosfer, dan magnetosfer bumi.

“Dapat dikatakan bahwa akan ada banyak penelitian di masa depan tentang bagaimana medan listrik tersebut sampai di sana, gelombang apa saja yang terkait atau tidak, dan apa pengaruhnya terhadap transfer energi yang lebih besar antara atmosfer bumi dan ruang angkasa. kata Harding. “Kami benar-benar tidak tahu. Makalah Clare adalah langkah pertama dalam pemahaman ini.

Tim tersebut dengan sabar menunggu keputusan NASA mengenai usulan kampanye roket mereka, yang diharapkan terjadi pada paruh pertama tahun 2024.

Singkatnya, penelitian yang dipimpin oleh Claire Gaske mewakili kemajuan penting dalam fisika luar angkasa. Gaskey menyoroti sifat “Steve” dan “pagar kayu” yang sulit dipahami sebagai sesuatu selain aurora borealis. Seiring berjalannya siklus matahari, hasil-hasil ini tidak hanya menjanjikan untuk mengungkap misteri fenomena ini, namun juga untuk meningkatkan pemahaman kita yang lebih luas tentang interaksi dinamis antara Bumi dan luar angkasa.

Lebih lanjut tentang Cahaya Utara

Aurora Borealis, umumnya dikenal sebagai Cahaya Utara dan Selatan, merupakan pertunjukan cahaya alami yang memukau di langit kutub bumi. Hal ini terjadi karena interaksi luar biasa antara atmosfer bumi dan angin matahari.

Seperti dibahas secara rinci di atas, para ilmuwan percaya bahwa STEVE dan pagar kayu disebabkan oleh proses fisik yang sama seperti aurora. Namun, keyakinan ini menyisakan banyak pertanyaan yang belum terjawab tentang asal usul emisi unik mereka.

Asal: koneksi matahari

Matahari, sumber energi dan partikel, secara konstan memancarkan angin matahari, yang merupakan aliran partikel bermuatan. Selama perjalanannya menuju Bumi, partikel-partikel ini bertemu dengan medan magnet bumi, yang berperan penting dalam pembentukan aurora.

Saat mencapai Bumi, angin matahari dipengaruhi oleh medan magnetnya. Medan magnet bumi, yang meluas ke luar angkasa, bertindak sebagai perisai dan mengarahkan partikel-partikel ini menuju kutub. Di sini, garis-garis medan magnet memandu partikel-partikel bermuatan ini ke atmosfer bagian atas bumi.

Menampilkan bendera Steve dan Cahaya Utara

Fenomena dasar aurora terjadi ketika partikel bermuatan tersebut, terutama elektron, bertabrakan dengan gas seperti oksigen dan nitrogen di atmosfer bumi. Tabrakan ini mentransfer energi ke molekul gas, menggairahkannya dan menyebabkannya memancarkan cahaya, yang merupakan inti dari tampilan aurora.

Warna spesifik aurora dan STEVE, yang berkisar dari hijau dan merah hingga biru dan ungu, bergantung pada jenis gas yang terlibat dan tinggi interaksinya.

Aktivitas matahari sangat mempengaruhi intensitas dan frekuensi aurora borealis. Selama matahari maksimum, peningkatan jilatan api matahari dan lontaran massa koronal mengakibatkan aurora lebih intens dan sering terjadi. Sebaliknya, solar minimum mengakibatkan penurunan aktivitas aurora.

Pentingnya budaya dan sejarah

Selain kemegahan visualnya, aurora memberikan wawasan berharga mengenai dinamika magnetosfer bumi dan interaksinya dengan radiasi matahari. Mempelajari aurora berkontribusi pada pemahaman kita tentang bagaimana medan magnet bumi melindungi kita dari emisi matahari yang berbahaya.

Aurora borealis memiliki tempat khusus dalam berbagai budaya, menginspirasi mitos dan cerita rakyat. Dari menjadi perisai para valkyrie dalam mitologi Nordik hingga mewakili roh leluhur dalam kepercayaan masyarakat adat, aurora borealis telah menjadi sumber keajaiban dan inspirasi sepanjang sejarah.

Singkatnya, aurora borealis dengan keindahannya yang memukau lebih dari sekadar tontonan visual. Ini adalah interaksi dinamis antara angin matahari dan medan magnet planet kita, yang memberikan wawasan tentang perisai pelindung bumi dan terus membuat orang terpesona dari berbagai budaya dan generasi.

Studi lengkapnya dipublikasikan di jurnal Surat Penelitian Geofisika.

—–

Suka dengan apa yang saya baca? Berlangganan buletin kami untuk mendapatkan artikel menarik, konten eksklusif, dan pembaruan terkini.

—–

Kunjungi kami di EarthSnap, aplikasi gratis yang dipersembahkan oleh Eric Ralls dan Earth.com.