Các nhà khoa học đã khám phá ra sức mạnh của hiện tượng thiên thể STEVE

Năm ngoái, ánh sáng khí quyển tối nghĩa đã trở thành một cảm giác internet. Cực quang điển hình, ánh sáng phía bắc và phía nam thường được xem là những dải ruy băng màu xanh lá cây xoáy trên bầu trời. Nhưng STEVE là một dải ruy băng mỏng màu đỏ hồng hoặc màu hoa cà trải dài từ đông sang tây, xa hơn về phía nam so với nơi cực quang thường xuất hiện. Thậm chí kỳ lạ hơn, STEVE đôi khi được nối với các cột ánh sáng màu xanh lá cây có biệt danh là “hàng rào picket”.

Auroras được tạo ra bằng cách phát sáng các nguyên tử oxy và nitơ trong bầu khí quyển trên trái đất, bị kích thích bởi các hạt tích điện truyền từ môi trường từ tính gần Trái đất gọi là từ quyển. Các nhà khoa học không biết liệu STEVE có phải là một loại cực quang hay không nhưng một nghiên cứu năm 2018 cho thấy sự phát sáng của nó không phải là do các hạt tích điện rơi xuống bầu khí quyển phía trên Trái đất.

Các tác giả của nghiên cứu năm 2018 đã đặt tên là STEVE là một loại “bầu trời rực rỡ” khác biệt với cực quang nhưng không chắc chắn chính xác điều gì gây ra nó. Vấn đề phức tạp là thực tế là STEVE có thể xuất hiện trong các cơn bão từ do mặt trời gây ra xung quanh Trái đất, cung cấp năng lượng cho ánh sáng cực quang sáng nhất.

Các tác giả của một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Geophysical Research Letters của AGU đã phân tích dữ liệu vệ tinh và hình ảnh mặt đất của các sự kiện STEVE và kết luận rằng vòng cung màu đỏ và hàng rào xanh là hai hiện tượng khác biệt phát sinh từ các quá trình khác nhau. Hàng rào picket được gây ra bởi một cơ chế tương tự như cực quang điển hình nhưng các vệt màu hoa cà của STEVE được gây ra bởi sự đốt nóng các hạt tích điện cao hơn trong bầu khí quyển, tương tự như nguyên nhân khiến bóng đèn phát sáng.

Bea Gallardo-Lacourt, nhà vật lý vũ trụ tại Đại học Calgary, đồng tác giả của nghiên cứu mới chia sẻ: “Cực quang được xác định bởi sự kết tủa hạt, electron và proton thực sự rơi vào bầu khí quyển của chúng ta trong khi ánh sáng khí quyển STEVE đến từ sự nóng lên mà không có kết tủa hạt. Các electron kết tủa gây ra hàng rào picket xanh là cực quang, mặc dù điều này xảy ra bên ngoài vùng cực quang, vì vậy nó thực sự là duy nhất.”

Theo các tác giả của nghiên cứu, các hình ảnh của STEVE rất đẹp nhưng chúng cũng cung cấp một cách hữu hình để nghiên cứu các dòng hạt tích điện vô hình, phức tạp trong từ quyển của Trái đất. Các kết quả mới giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách các dòng hạt phát triển trong tầng điện ly, đây là mục tiêu quan trọng vì các nhiễu loạn như vậy có thể cản trở liên lạc vô tuyến và ảnh hưởng đến tín hiệu GPS.

STEVE đến từ đâu?

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu sức mạnh nào của STEVE và nếu nó xảy ra ở cả Bắc bán cầu và Nam bán cầu cùng một lúc. Họ đã phân tích dữ liệu từ một số vệ tinh bay qua đầu trong các sự kiện STEVE vào tháng 4 năm 2008 và tháng 5 năm 2016 để đo điện trường và từ trường trong từ quyển của Trái đất tại thời điểm đó.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã ghép dữ liệu vệ tinh với các bức ảnh của STEVE được chụp bởi các nhiếp ảnh gia cực quang nghiệp dư để tìm ra nguyên nhân gây ra ánh sáng bất thường. Họ phát hiện ra rằng trong STEVE, một “dòng sông” của các hạt tích điện trong tầng điện ly của Trái đất va chạm với nhau, tạo ra ma sát làm nóng các hạt và khiến chúng phát ra ánh sáng màu hoa cà. Bóng đèn sợi đốt hoạt động theo cách tương tự, trong đó điện làm nóng dây tóc vonfram cho đến khi nó đủ nóng để phát sáng.

Điều thú vị là nghiên cứu cho thấy hàng rào picket được cung cấp năng lượng từ các electron năng lượng truyền từ không gian lên hàng ngàn km trên Trái đất. Mặc dù tương tự như quá trình tạo ra cực quang điển hình, những electron này tác động đến bầu khí quyển ở phía nam của các vĩ độ cực quang thông thường. Dữ liệu vệ tinh cho thấy các sóng tần số cao di chuyển từ tầng điện từ Trái đất đến tầng điện ly của nó có thể cung cấp năng lượng cho các điện tử và đánh bật chúng ra khỏi tầng điện từ để tạo ra màn hình hàng rào sọc.

Các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy hàng rào picket xảy ra ở cả hai bán cầu cùng một lúc, ủng hộ kết luận rằng nguồn của nó đủ cao trên Trái đất để cung cấp năng lượng cho cả hai bán cầu cùng một lúc.

Sự tham gia của công chúng rất quan trọng đối với nghiên cứu STEVE bằng cách cung cấp hình ảnh trên mặt đất và dữ liệu thời gian và địa điểm chính xác, theo Toshi Nishimura, nhà vật lý không gian tại Đại học Boston và là tác giả chính của nghiên cứu mới.

Khi các máy ảnh thương mại trở nên nhạy cảm hơn và tăng sự phấn khích về cực quang lan truyền qua phương tiện truyền thông xã hội, các nhà khoa học có thể hoạt động như một “mạng cảm biến di động” và chúng ta rất biết ơn họ vì đã cung cấp cho các nhà khoa học dữ liệu để phân tích.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Hiệp hội Địa vật lý Hoa Kỳ . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. Y. Nishimura, B. Gallardo Lacourt, Y. Zou, E. Mishin, DJ Knudsen, EF Donovan, V. Angelopoulos, Rocky Raybell. Chữ ký từ tính của STEVE: Ý nghĩa đối với nguồn năng lượng từ tính và liên hợp giữa bán cầu . Thư nghiên cứu địa vật lý , 2019; DOI: 10.1029 / 2019GL082460