Astronomija

Kakšna je razlika med polarnimi sijami in elektroglowom?

Kakšna je razlika med polarnimi sijami in elektroglowom?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Eno od odkritij Voyager 2 v Uranu je bil pojav, imenovan "elektroglow", ki je, kot razumem, povezan z nabitimi delci, ki delujejo v ozračju in povzročajo sevanje ultravijoličnega sevanja. Ni mi jasno, kako se ta postopek razlikuje od proizvodnje polarnih svetlosti. Ali obstaja jasna razlika med obema procesoma, ki omogoča njihovo razlikovanje?


Polarne svetlobe povzročajo naelektreni delci (običajno elektroni), ki jih magnetno polje planeta potegne v polarno atmosfero.

Airglow povzročajo samo fotoni, ki delujejo v ozračju.

Za elektroglolow so potrebni tako elektroni kot fotoni.

Vir: Brezplačna knjižnica (članek je pod izrecnimi avtorskimi pravicami, glej odstavek, ki se začne z "Voyager 2")


Razumevanje utripajočih polarnih sij

Ta slika barvite polarne svetlobe je bila posneta v Delta Junctionu na Aljaski 10. aprila 2015. Vse polarne svetlobe ustvarjajo energijski elektroni, ki padajo iz zemeljskega magnetnega mehurčka in v interakciji z delci v zgornjem ozračju ustvarjajo žareče luči, ki se raztezajo čez nebo. Slika iz ljubezni Sebastiana Saarloosa. Zahvaljujoč srečni povezavi dveh satelitov, zemeljski vrsti kamer za ves svet in nekaterim spektakularnim sijajem polarnih sij so raziskovalci odkrili dokaze o nepričakovani vlogi, ki jo imajo elektroni pri ustvarjanju plesnih polarnih sij. Čeprav ljudje polarne svetlobe vidimo že tisoče let, smo šele pred kratkim začeli razumeti, kaj jih povzroča.

V tej študiji, objavljeni v Journal of Geophysical Research, so znanstveniki primerjali zemeljske videoposnetke pulzirajočih polarnih sij in mdash določene vrste polarnih sij, ki se pojavljajo kot madeži svetlosti, ki redno utripajo in izklapljajo & mdash s satelitskimi meritvami števila in energij elektronov, ki dežujejo navzdol proti površini od magnetnega mehurčka Zemlje, magnetosfere. Skupina je ugotovila nekaj nepričakovanega: padec števila nizkoenergijskih elektronov, za katere se je dolgo mislilo, da imajo majhen ali nič učinek, ustreza posebej hitrim spremembam v obliki in strukturi pulzirajočih polarnih sij.

"Brez kombinacije zemeljskih in satelitskih meritev ne bi mogli potrditi, da so ti dogodki povezani," je dejala Marilia Samara, vesoljska fizika iz NASA-jevega centra za vesoljske lete Goddard v Greenbeltu v Marylandu in vodilna avtorica študije.

Ta film na nebu prikazuje časovni zamik utripajoče polarne svetlobe 3. januarja 2012. Znanstveniki so videoposnetek, posnet v Poker Flat na Aljaski, v treh minutah primerjali s satelitskimi meritvami števila in energij elektronov, ki padajo iz magnetosfere, da bi bolje razumeli, kako elektroni prenašajo energijo v zgornje ozračje in ustvarjajo polarne svetlobe. Črna oznaka sledi točki satelita & mdash mesto, kjer je satelit magnetno povezan z auroro & mdash satelita Defense Meteorological Satellite Program. Filmi: NASA. Pulsirajoče polarne svetlobe so tako imenovane, ker se njihove lastnosti premikajo in svetijo v ločenih delih, ne pa podolgovati loki po nebu, kot aktivne polarne svetlobe. Vendar njihov videz ni edina razlika. Čeprav vse polarne svetlobe povzročajo energijski delci & mdash, običajno elektroni & mdash, ki se spuščajo v zemeljsko atmosfero in briljantno trčijo z atomi in molekulami v zraku, je vir teh elektronov drugačen za pulzirajoče polarne sij in aktivne polarne sije.

Aktivne polarne svetlobe se zgodijo, ko gost val sončnega materiala & mdash, kot je hiter tok sončnega vetra ali velik oblak, ki je eksplodiral pred Soncem, ki se imenuje izmet koronalne mase & mdash, zadene magnetno polje Zemlje, zaradi česar ta zvene. To ropotanje sprošča elektrone, ki so bili ujeti v repu tega magnetnega polja, ki se razteza stran od Sonca. Ko se ti elektroni sprostijo, dirkajo navzdol proti polovom, nato pa z delci v zgornjem ozračju Zemlje ustvarjajo žareče luči, ki se v dolgih vrveh raztezajo po nebu.

Po drugi strani pa se elektroni, ki sprožijo pulzirajoče polarne sile, vrtijo na površino z zapletenimi gibi valov v magnetosferi. Ta gibanja valov se lahko zgodijo kadar koli, ne le takrat, ko val sončnega materiala zažene magnetno polje.

"Polkrogle so magnetno povezane, kar pomeni, da kadar koli v bližini severnega pola obstaja utripajoča polarna sija, v bližini južnega pola je tudi pulzirajoča polarna sija," je povedal Robert Michell, vesoljski fizik pri NASA Goddard in eden od avtorjev študije. "Med polarnim pojmom elektroni nenehno pingajo naprej in nazaj vzdolž te črte magnetnega polja."

Elektroni, ki potujejo med polobli, niso prvotni elektroni z višjo energijo, ki se vrtijo iz magnetosfere. Namesto tega gre za tako imenovane nizkoenergijske sekundarne elektrone, kar pomeni, da gre za počasnejše delce, ki so bili sproženi v vse smeri šele po trku iz prvega niza elektronov višje energije. Ko se to zgodi, nekateri sekundarni elektroni streljajo navzgor vzdolž črte magnetnega polja in zadržujejo proti nasprotni polobli.

Pri preučevanju njihovih pulzirajočih videoposnetkov polarnega sija so raziskovalci ugotovili, da se je najbolj izrazita sprememba v strukturi in obliki polarnega sveta zgodila v času, ko je veliko manj teh sekundarnih elektronov streljalo vzdolž polkrožnih linij magnetnega polja.

"Izkazalo se je, da bi lahko bili sekundarni elektroni velik del sestavljanke, kako, zakaj in kdaj se energija, ki ustvarja polarne svetlobe, prenese v zgornje ozračje," je dejala Samara.

Vendar večina trenutnih simulacij, kako oblika aurore, ne upošteva sekundarnih elektronov. To je zato, ker je energija posameznih delcev toliko nižja od elektronov, ki prihajajo neposredno iz magnetosfere, zaradi česar mnogi domnevajo, da je njihov prispevek k žarečemu severnemu siju zanemarljiv. Vendar je njihov kumulativni učinek verjetno veliko večji.

"Potrebujemo usmerjena opazovanja, da natančno ugotovimo, kako te nizkoenergijske sekundarne elektrone vključiti v naše modele," je dejala Samara. "Vendar se zdi jasno, da bodo na koncu morda imeli pomembnejšo vlogo, kot so mislili prej."


Severni & # 038 Južni polarni svet so bratje in sestre, vendar ne dvojčki

Si videl severni sij in si jih že videl, hm? Ne tako.

Običajno se domneva, da sta polarni sij na severni polobli in polarni svet na južni polobli zrcalni sliki drug drugega & # 8212, vendar so nove raziskave pokazale razlike med dogodki.

Polarne svetlobe, splošno znane kot Severna in Južna luč, so spektakularni naravni svetlobni prikazi v zgornjem delu Zemljine atmosfere. Pojav povzročajo nabiti delci sončnega vetra, ki prizadenejo atome in molekule v ozračju.

Intuitivno je misliti, da sta severni in južni sij enak, ker nabiti delci, ki povzročajo polarno svetlobo, sledijo simetričnim magnetnim poljem, ki povezujejo dve polobli.

Toda soavtorja študije Nikolai Østgaard in Karl Magnus Laundal, oba z univerze v Bergnu na Norveškem, poročata v reviji Narava ta teden obstajajo razlike med pojavi.

& # 8220 Tukaj poročamo o opažanjih, ki očitno nasprotujejo običajni predpostavki o simetrični polarni siji: intenzivne lise vidimo ob zori na severni poletni polobli in v mraku na južni zimski polobli, & # 8221 pišejo. & # 8220Asimetrija se razlaga v smislu medhemisfernih tokov, povezanih z letnimi časi, ki so bili predvideni, vendar doslej še niso bili opaženi. & # 8221

Østgaard in Laundal sta svoje poročilo utemeljila na opazovanjih novega sklopa globalnih slikovnih kamer na vsakem polu. Avtorji predlagajo, da opazovana asimetrija potrjuje obstoj med hemisferičnimi, poljem usklajenimi tokovi, povezanimi z letnimi časi, ki so bili predvideni, vendar nikoli prej opaženi.


Vsebina

Beseda "polarni sij"izhaja iz imena rimske boginje zore Aurore, ki je potovala od vzhoda proti zahodu in naznanjala prihod sonca. [2] Starogrški pesniki so to ime metaforično uporabljali za sklic zore in pogosto omenjali njeno igro barv. čez sicer temno nebo (npr., "zarja z rožnatimi prsti"). [3]

Večina polarnih svetlob se pojavlja v pasu, imenovanem "polarno območje" [4], ki je običajno široko od 3 ° do 6 ° po zemljepisni širini in med 10 ° in 20 ° od geomagnetnih polov v vseh krajevnih časih (ali dolžinah), najbolj jasno viden ponoči ob temnem nebu. Območje, ki trenutno kaže polarno sijo, se imenuje "polarni oval", pas, ki ga sončni veter premakne proti nočni strani Zemlje. [5] Zgodnji dokazi o geomagnetni povezavi prihajajo iz statistike opazovanj letal. Elias Loomis (1860), [6] in kasneje Hermann Fritz (1881) [7] in Sophus Tromholt (1881) [8] so natančneje ugotovili, da se je polarna svetloba pojavljala predvsem v polarnem območju.

V severnih zemljepisnih širinah je učinek znan kot polarna svetlost ali severni sij. Nekdanji izraz je leta 1619 ustvaril Galileo iz rimske boginje zore in grškega imena severni veter. [9] [10] Južni par, polarna sija ali južna luč, ima značilnosti, ki so skoraj enake polarni siji in se spreminjajo hkrati s spremembami v severnem polarnem pasu. [11] Aurora australis je vidna z visokih južnih zemljepisnih širin na Antarktiki, v Čilu, Argentini, Novi Zelandiji in Avstraliji. Polarno polarno svetlobo je razvidno iz neposredne bližine središča polarnega kroga, kot so Aljaska, Kanada, Islandija, Grenlandija, Norveška, Švedska in Finska.

Geomagnetna nevihta povzroči, da se polarni jajčni jajci (severni in južni) razširijo in polarni sij pripeljejo na nižje zemljepisne širine. Takojšna porazdelitev polarnih sij ("polarni oval") [4] je nekoliko drugačna, saj je osredotočena približno 3–5 ° ponoči magnetnega pola, tako da polarni loki sežejo najbolj daleč proti ekvatorju, ko je zadevni magnetni pol med opazovalec in Sonce. Auroro je najbolje videti v tem času, ki se imenuje magnetna polnoč.

Polarne svetlobe, ki jih vidimo znotraj polarnega ovalnega polja, so lahko neposredno nad njimi, toda od daleč osvetljujejo poleno obzorje kot zelenkast sijaj ali včasih rahlo rdečo, kot da sonce vzhaja iz nenavadne smeri. Aurore se pojavljajo tudi proti polarnemu območju kot razpršeni madeži ali loki [12], ki so lahko subvizualni.

Aurore občasno opazimo na zemljepisnih širinah pod polarnim območjem, ko geomagnetna nevihta začasno poveča polarni oval. Velike geomagnetne nevihte so najpogostejše v času vrhunca 11-letnega cikla sončnih peg ali v treh letih po vrhuncu. [13] [14] Elektronske spirale (girati) okoli poljske črte pod kotom, ki ga določajo njegovi vektorji hitrosti, vzporedni oziroma pravokotni na lokalni vektor geomagnetnega polja B. Ta kot je znan kot "kot naklona "delca. Oddaljenost ali polmer elektrona od poljske črte je kadar koli znana kot njegov Larmorov polmer. Kot nagiba se poveča, ko elektron potuje v območje večje jakosti polja bližje ozračju. Tako se lahko nekateri delci vrnejo ali zrcalijo, če kot postane 90 °, preden vstopijo v ozračje in trčijo v tam gostejše molekule. Drugi delci, ki se ne zrcalijo, vstopijo v ozračje in prispevajo k letenju na višini. Iz vesolja so bile opažene tudi druge vrste polarnih svetlob, na primer "polavni loki", ki se raztezajo proti soncu čez polarno kapo, s tem povezani "theta aurora" [15] in "obloki ob dnevu" blizu poldneva. Ti so razmeroma redki in slabo razumljeni. Pojavijo se tudi drugi zanimivi učinki, kot so utripajoča polarna sija, "črna polarna sija" in subvizualni rdeči loki. Poleg vseh teh je bil opažen šibek sij (pogosto globoko rdeč) okoli dveh polarnih vrhov, poljske črte, ki ločujejo tiste, ki se zapirajo skozi Zemljo, od tistih, ki jih zavijemo v rep in zapremo na daljavo.

Urejanje slik

Nadmorske višine, kjer se pojavljajo polarni izpusti, so razkrili Carl Størmer in njegovi kolegi, ki so s kamerami trianglirali več kot 12.000 polarnih svetlob. [16] Ugotovili so, da večina svetlobe nastaja med 90 in 150 km nad tlemi, medtem ko se včasih razteza na več kot 1000 km. Podobe polarnih svetlosti so danes bistveno pogostejše [ kdaj? ] kot v preteklosti zaradi večje uporabe digitalnih kamer, ki imajo dovolj visoko občutljivost. [17] Filmska in digitalna izpostavljenost polarnim prikazom predstavlja veliko težav. Zaradi različnih barvnih spektrov in časovnih sprememb, ki se pojavijo med osvetlitvijo, so rezultati nekoliko nepredvidljivi. Različne plasti filmske emulzije se različno odzivajo na nižjo raven svetlobe in izbira filma je lahko zelo pomembna. Daljše osvetlitve nalagajo hitro spreminjajoče se značilnosti in pogosto prekrijejo dinamični atribut zaslona. Večja občutljivost ustvarja težave z zrnatostjo.

David Malin je pionir večkratne osvetlitve z uporabo več filtrov za astronomsko fotografijo rekombiniral slike v laboratoriju, da bi natančneje ustvaril vizualni prikaz. [18] Za znanstvene raziskave se pogosto uporabljajo pooblastila, na primer ultravijolična in barvna korekcija za simulacijo videza pri ljudeh. Uporabljajo se tudi predvidevalne tehnike, ki označujejo obseg prikaza, zelo uporabno orodje za lovce polarnih sij. [19] Zemeljske značilnosti se pogosto znajdejo v slikah polarnega sveta, zaradi česar so dostopnejše in obstaja verjetnost, da jih bodo objavila večja spletna mesta. [20] Odlične slike so možne s standardnim filmom (z ISO-vrednostmi med 100 in 400) in z reflektivno kamero z enim objektivom s polno zaslonko, hitrim objektivom (na primer f1,4 50 mm) in osvetlitvijo med 10 in 30 sekund, odvisno od svetlosti polarnega sija. [21]

Zgodnje delo na snemanju polarnih sij je leta 1949 opravila univerza v Saskatchewanu z uporabo radarja SCR-270.

Aurora med geomagnetno nevihto, ki jo je najverjetneje povzročil izmet kronične mase s Sonca 24. maja 2010, vzet z ISS

Difuzna polarna svetloba, ki jo je satelit DE-1 opazil iz visoke zemeljske orbite

Oblike polarnih sij Uredi

Po Clarku (2007) obstajajo štiri glavne oblike, ki jih lahko vidimo od tal, od najmanj do najbolj vidnih: [22]

  • Blag sijaj, blizu obzorja. Ti so lahko blizu meje vidljivosti [23], vendar jih je mogoče ločiti od mesečino obsijanih oblakov, ker je mogoče skozi sij videti zvezde, ki niso zmanjšane.
  • Obliži ali površine ki izgledajo kot oblaki.
  • Loki krivulja po nebu.
  • Žarki so svetle in temne črte po lokih, ki segajo v različnih količinah navzgor.
  • Coronas pokrivajo večji del neba in se na eni točki na njem razhajajo.

Brekke (1994) je nekatere polarne sile opisal tudi kot zavese. [24] Podobnost zavesam pogosto povečajo pregibi znotraj lokov. Loki se lahko razdrobijo ali razbijejo na ločene, včasih hitro spreminjajoče se, pogosto žarke značilnosti, ki lahko zapolnijo celo nebo. Ti so znani tudi kot diskretne polarne svetlobe, ki so včasih dovolj svetli, da lahko ponoči preberete časopis. [25]

Te oblike se ujemajo s polarnimi sijami, ki jih oblikuje Zemljino magnetno polje. Videz lokov, žarkov, zaves in koron določajo oblike svetlečih delov ozračja in položaj gledalca. [26]

Barve in valovne dolžine polarne svetlobe Uredi

  • Rdeča: V največjih nadmorskih višinah vzbujeni atomski kisik oddaja pri 630 nm (rdeča), zaradi nizke koncentracije atomov in nižje občutljivosti oči na tej valovni dolžini je ta barva vidna le ob močnejši sončni aktivnosti. Nizko število atomov kisika in njihova postopoma padajoča koncentracija sta odgovorna za šibek videz zgornjih delov "zaves". Škrlatna, škrlatna in karminska barva so najpogosteje opaženi rdeči odtenki polarnih sij.
  • Zelena: Na nižjih nadmorskih višinah pogostejši trki zavirajo način 630 nm (rdeč): prevladuje emisija 557,7 nm (zelena). Zaradi dokaj visoke koncentracije atomskega kisika in večje občutljivosti oči v zeleni so zelene polarne svetlobe najpogostejše. Vzbujeni molekularni dušik (atomski dušik je redek zaradi visoke stabilnosti N2 molekula) tu igra vlogo, saj lahko energijo s trkom prenese na atom kisika, ki jo nato oddaja na zeleni valovni dolžini. (Rdeča in zelena se lahko med seboj mešata, da dobita rožnate ali rumene odtenke.) Hitro zmanjšanje koncentracije atomskega kisika pod približno 100 km je odgovorno za nenaden videz konca spodnjih robov zaves. Valovni dolžini 557,7 in 630,0 nm ustrezata prepovedanim prehodom atomskega kisika, počasnega mehanizma, ki je odgovoren za postopnost (0,7 s oziroma 107 s) plamenjenja in bledenja.
  • Modra: Na še nižjih nadmorskih višinah je atomski kisik redek, molekularni dušik in ionizirani molekularni dušik pa prevzameta proizvodnjo vidne svetlobne emisije, ki seva na velikem številu valovnih dolžin tako v rdečih kot modrih delih spektra, z 428 nm (modra) biti prevladujoč. Modre in vijolične emisije, običajno na spodnjih robovih "zaves", se kažejo pri najvišjih stopnjah sončne aktivnosti. [27] Molekularni prehodi dušika so veliko hitrejši od atomskih kisikovih.
  • Ultravijolično: ultravijolično sevanje polarnih sij (znotraj optičnega okna, ki pa ni vidno skoraj vsem [potrebno pojasnilo] ljudje) je bil opažen z potrebno opremo. Ultravijolične polarne svetlobe so opazili tudi na Marsu, [28] Jupiter in Saturn.
  • Infrardeče: Infrardeče sevanje v valovnih dolžinah znotraj optičnega okna je prav tako del številnih polarnih svetlob. [28] [29]
  • Rumena in roza sta mešanica rdeče in zelene ali modre. V redkih primerih lahko opazimo tudi druge odtenke rdeče in oranžne rumeno-zelene barve. [potrebno pojasnilo] Ker so rdeča, zelena in modra primarne barve aditivne sinteze barv, je teoretično možna praktično katera koli barva, vendar tiste, omenjene v tem članku, vsebujejo tako rekoč izčrpen seznam.

Sčasoma se spremeni

Polarne svetlobe se s časom spreminjajo. Čez noč se začnejo s sijaji in napredujejo proti kronam, čeprav jih morda ne dosežejo. Običajno zbledijo v nasprotnem vrstnem redu. [24]

Na krajših časovnih lestvicah lahko polarni svet spremeni svoj videz in intenzivnost, včasih tako počasi, da ga je težko opaziti, drugič pa hitro navzdol do podsekundne lestvice. [25] Pojav pulzirajočih polarnih svetlosti je primer sprememb intenzivnosti v kratkih časovnih okvirih, običajno v obdobjih 2–20 sekund.To vrsto polarnega sveta običajno spremljajo padajoče višine najvišjih emisij za približno 8 km za modre in zelene emisije ter nadpovprečne hitrosti sončnega vetra (

Drugo polarno sevanje Uredi

Poleg tega polarni sij in z njim povezani tokovi proizvajajo močno radijsko oddajanje okoli 150 kHz, znano kot polarno kilometrsko sevanje (AKR), odkrito leta 1972. [31] Ionosferska absorpcija omogoča, da je AKR opazen le iz vesolja. Odkrite so bile tudi rentgenske emisije delcev, povezanih s polarnimi sijami. [32]

Aurora šum Uredi

Aurora hrup, podoben praskanju, se začne približno 70 m nad zemeljsko površino, povzročajo pa ga nabiti delci v inverzijski plasti ozračja, ki nastane v hladni noči. Nabiti delci se izpraznijo, ko delci Sonca zadenejo inverzijsko plast in ustvarijo hrup. [33] [34]

Netipične polarne sij Uredi

STEVE Uredi

Leta 2016 je več kot petdeset znanstvenih opazovanj državljanov opisalo, kaj je zanje neznana vrsta polarnega sveta, ki so jo poimenovali "STEVE", za "močno povečanje hitrosti toplotnih emisij". STEVE ni polarni svet, ampak ga povzroča 25 km (16 milj) širok trak vroče plazme na nadmorski višini 450 km (280 mi), s temperaturo 6000 K (5.730 ° C 10.340 ° F) in teče na hitrost 6 km / s (3,7 mi / s) (v primerjavi z 10 m / s (33 ft / s) zunaj traku). [35]

Aurora z ograjo za ograje Edit

Procesi, ki povzročajo STEVE, so povezani tudi z auroro z ograjo, čeprav je slednja vidna tudi brez STEVA. [36] [37] Gre za polarno svetlobo, ker jo povzročajo padavine elektronov v ozračju, vendar se zdi zunaj polarnega ovalnega polja, [38] bližje ekvatorju kot tipične polarne svetlobe. [39] Ko se s STEVE pojavi aurora z ograjo, je spodaj. [37]

Dune aurora Edit

O njem so prvič poročali leta 2020 [40] [41], leta 2021 [42] [43] pa so potrdili fenomen sipine aurore, ki so ga odkrili finski znanstveniki. Sestavljen je iz redno razporejenih vzporednih trakov svetlejših emisij v zeleni difuzni polarni svetlobi, ki dajejo vtis peščenih sipin. [45] Verjame se, da pojav povzroča modulacija atomske gostote kisika z obsežnim atmosferskim valom, ki potuje vodoravno v valovodu v mezosferi ob prisotnosti elektronskih padavin. [42]

Popolno razumevanje fizikalnih procesov, ki vodijo do različnih vrst polarnih sij, je še vedno nepopolno, vendar osnovni vzrok vključuje interakcijo sončnega vetra z zemeljsko magnetosfero. Različna intenzivnost sončnega vetra povzroča učinke različnih velikosti, vendar vključuje enega ali več naslednjih fizičnih scenarijev.

  1. Miren sončni veter, ki teče mimo zemeljske magnetosfere, vztrajno komunicira z njo in lahko tako vbrizga delce sončnega vetra neposredno na črte geomagnetnega polja, ki so "odprte", namesto da bi bile "zaprte" na nasprotni polobli, in zagotavljajo difuzijo skozi premčni udar . Prav tako lahko povzroči, da se delci, ki so že ujeti v sevalnih pasovih, oborijo v ozračje. Ko se delci izgubijo v ozračje iz sevalnih pasov, jih v tihih pogojih le počasi zamenjajo in stožec izgub se izčrpa. V magnetnem repu pa se zdi, da se usmeritve delcev nenehno premešajo, verjetno takrat, ko delci prečkajo zelo šibko magnetno polje v bližini ekvatorja. Posledično je pretok elektronov v tej regiji v vseh smereh skoraj enak ("izotropen") in zagotavlja stalno oskrbo z uhajajočimi elektroni. Uhajanje elektronov ne pušča repa pozitivno naelektrenega, ker je vsak uhajal elektron, izgubljen v ozračje, nadomeščen z nizkoenergijskim elektronom, potegnjenim navzgor iz ionosfere. Takšna zamenjava "vročih" elektronov s "hladnimi" popolnoma ustreza drugemu zakonu termodinamike. Celoten postopek, ki ustvarja tudi električni obročasti tok okoli Zemlje, je negotov.
  2. Geomagnetne motnje zaradi okrepljenega sončnega vetra povzročajo izkrivljanje magnetnega repa ("magnetne nevihte"). Te "nevihte" se ponavadi pojavijo po daljših urokih (po vrstnem redu ur), med katerimi je imelo medplanetarno magnetno polje občutno komponento proti jugu. To vodi do večje stopnje medsebojne povezanosti njegovih poljskih linij z zemeljskimi. Posledično sončni veter premakne magnetni tok (cevi magnetnih polj, "zaklenjene" skupaj s svojo rezidenčno plazmo) z dnevne strani Zemlje na magnetni rep, razširi oviro, ki jo predstavlja pretok sončnega vetra, in stisne rep na nočni strani. Na koncu se lahko nekaj repne plazme loči ("magnetna ponovna povezava"), nekateri blobi ("plazmoidi") se stisnejo navzdol in jih odnese sončni veter, druge pa potisnejo proti Zemlji, kjer njihovo gibanje napaja močne izbruhe polarnih sij, predvsem okoli polnoči ("razkladanje") postopek "). Geomagnetna nevihta, ki je posledica večje interakcije, doda veliko več delcev v plazmo, ujeto okoli Zemlje, prav tako pa poveča "obročasti tok". Občasno je posledična sprememba Zemljinega magnetnega polja lahko tako močna, da ustvarja polarne svetlobe, vidne na srednjih zemljepisnih širinah, na poljskih črtah, ki so veliko bližje ekvatorju kot tistim v polarnem območju.

Podrobnosti teh pojavov niso popolnoma razumljene. Jasno pa je, da je glavni vir polarnih delcev sončni veter, ki napaja magnetosfero, rezervoar, ki vsebuje sevalna območja, in začasno magnetno ujeti delci, omejeni z geomagnetnim poljem, skupaj s postopki pospeševanja delcev. [46]

Polarni delci Uredi

Neposredni vzrok ionizacije in vzbujanja atmosferskih sestavin, ki vodi do polarnih emisij, je bil odkrit leta 1960, ko je pionirski let rakete iz Fort Churchilla v Kanadi razkril tok elektronov, ki vstopajo v ozračje od zgoraj. [47] Od takrat so številne raziskovalne skupine, ki so uporabljale rakete in satelite za prehod polarnega območja, skrbno in z vztrajno izboljševanjem ločljivosti pridobivale že od šestdesetih let prejšnjega stoletja. Glavne ugotovitve so bile, da so loki polarnega sveta in druge svetle oblike posledica elektronov, ki so bili pospešeni v zadnjih 10.000 km ali tako potopu v ozračje. [48] ​​Ti elektroni pogosto, vendar ne vedno, kažejo vrh v svoji porazdelitvi energije in so prednostno poravnani vzdolž lokalne smeri magnetnega polja.

Elektroni, ki so v glavnem odgovorni za difuzne in pulzirajoče polarne svetlobe, imajo nasprotno gladko padajočo porazdelitev energije in kotno (kotno-kotno) porazdelitev, ki daje prednost smeri pravokotno na lokalno magnetno polje. Ugotovljeno je bilo, da pulzacije izvirajo na ekvatorialnem križišču magnetnih polj polarnega območja ali blizu njega. [49] Protoni so povezani tudi s polarnimi sijami, tako diskretnimi kot difuznimi.

Polarne svetlobe in vzdušje Edit

Polarne svetlobe so posledica emisij fotonov v zgornjem ozračju Zemlje nad 80 km (50 milj), ioniziranih atomov dušika, ki si povrnejo elektron, in atomov kisika in molekul na osnovi dušika, ki se iz vzburjenega stanja vrnejo v osnovno stanje. [50] Ionizirani ali vzbujeni so zaradi trka delcev, ki se oborijo v ozračje. Vpleteni so lahko tako elektroni kot protoni. Energija vzbujanja se v ozračju izgubi z oddajanjem fotona ali trkom z drugim atomom ali molekulo:

emisije kisika zelene ali oranžno-rdeče, odvisno od količine absorbirane energije. emisije dušika modre, vijolične ali rdeče modre in vijolične, če molekula ponovno pridobi elektron po ionizaciji, rdeča, če se iz vzbujenega stanja vrne v osnovno stanje.

Kisik je nenavaden po vrnitvi v osnovno stanje: lahko traja 0,7 sekunde, da odda 557,7 nm zelene luči, do dve minuti pa rdeče 630,0 nm. Trki z drugimi atomi ali molekulami absorbirajo energijo vzbujanja in preprečujejo emisije, temu postopku pravimo trčenje. Ker najvišji deli ozračja vsebujejo večji odstotek kisika in nižjo gostoto delcev, so taki trki dovolj redki, da lahko kisik oddaja rdečo svetlobo. Zaradi vse večje gostote trki vse pogosteje napredujejo v ozračje, tako da rdeče emisije nimajo časa, sčasoma pa se preprečijo celo emisije zelene svetlobe.

Zato pri visoki nadmorski višini prihaja do barvne razlike z nadmorsko višino prevladuje kisikovo rdeča, nato kisikovo zelena in dušikova modra / vijolična / rdeča, nato pa končno dušikova modra / vijolična / rdeča, ko trki preprečijo, da bi kisik kaj oddajal. Zelena je najpogostejša barva. Nato pride roza, mešanica svetlo zelene in rdeče, sledi ji čisto rdeča, nato rumena (mešanica rdeče in zelene) in na koncu čisto modra.

Precipitirajoči protoni na splošno proizvajajo optične emisije kot vpadne atome vodika po pridobivanju elektronov iz ozračja. Protonske aurore običajno opazimo na nižjih zemljepisnih širinah. [51]

Aurore in ionosfera Uredi

Svetle polarne svetlobe so na splošno povezane z Birkelandskimi tokovi (Schield et al., 1969 [52] Zmuda in Armstrong, 1973 [53]), ki se na eni strani pola pretakajo v ionosfero, na drugi pa ven. Vmes se del toka neposredno poveže skozi ionosferski sloj E (125 km), preostali del ("območje 2") obide, spet zapusti skozi poljske črte bližje ekvatorju in se zapre skozi "delni obročni tok", ki ga nosi magnetno ujet plazmi. Ionosfera je omski prevodnik, zato nekateri menijo, da takšni tokovi zahtevajo pogonsko napetost, ki jo lahko še vedno nedoločen dinamski mehanizem dobavi. Sonde z električnim poljem v orbiti nad polarno kapo kažejo na napetost okoli 40.000 voltov, ki se med intenzivnimi magnetnimi nevihtami dvigne na več kot 200.000 voltov. V drugi interpretaciji so tokovi neposredna posledica pospeševanja elektronov v atmosfero z interakcijami valov in delcev.

Ionosferska odpornost ima zapleteno naravo in vodi do sekundarnega pretoka Hallovega toka. S čudnim fizičnim zasukom magnetna motnja na tleh zaradi glavnega toka skoraj izgine, zato je večina opazovanega učinka polarnih svetlob posledica sekundarnega toka, polarnega elektrojetja. Indeks polarnega elektrojetja (merjen v nanotesli) redno izhaja iz zemeljskih podatkov in služi kot splošno merilo za polarno aktivnost. Kristian Birkeland [54] je ugotovil, da so tokovi tekli v smeri vzhod – zahod vzdolž polarnega loka, takšni tokovi, ki so tekali od dnevne strani proti (približno) polnoči, pa so bili pozneje imenovani "auroralni elektrojet" (glej tudi tokovi Birkeland).

Zemlja je nenehno potopljena v sončni veter, redčen tok magnetizirane vroče plazme (plin prostih elektronov in pozitivnih ionov), ki ga sonce oddaja v vse smeri, kar je posledica dvomilijonske temperature najbolj oddaljene plasti Sonca, korona. Mirni sončni veter doseže Zemljo s hitrostjo običajno okoli 400 km / s, gostoto približno 5 ionov / cm 3 in intenzivnostjo magnetnega polja približno 2–5 nT (za primerjavo je zemeljsko polje Zemlje običajno 30 000–50 000 nT) . Zlasti med magnetnimi nevihtami so lahko pretoki nekajkrat hitrejši, medplanetarno magnetno polje (IMF) je lahko tudi veliko močnejše. Joan Feynman je v sedemdesetih letih ugotovila, da so dolgoročna povprečja hitrosti sončnega vetra povezana z geomagnetno aktivnostjo. [55] Njeno delo je nastalo na podlagi podatkov, ki jih je zbralo vesoljsko plovilo Explorer 33.

Sončni veter in magnetosfera sta sestavljeni iz plazme (ioniziranega plina), ki prevaja elektriko. Dobro je znano (od dela Michaela Faradaya okoli leta 1830), da ko je električni vodnik postavljen znotraj magnetnega polja, medtem ko se relativno gibanje odvija v smeri, ki jo vodnik prereže čez (ali je odrezan avtor), raje kot skupaj, v linijah magnetnega polja je v vodniku induciran električni tok. Jakost toka je odvisna od a) hitrosti relativnega gibanja, b) jakosti magnetnega polja, c) števila vodnikov, povezanih skupaj, in d) razdalje med vodnikom in magnetnim poljem, medtem ko smer pretoka je odvisna od smeri relativnega gibanja. Dinamo uporablja ta osnovni postopek ("dinamo učinek"), tako da so prizadeti vsi vodniki, trdi ali drugačni, vključno s plazmo in drugimi tekočinami.

IMF izvira na Soncu, povezan s sončnimi pegami, sončne vetrove pa vleče njegove poljske črte (črte sile). Že samo to bi jih ponavadi poravnalo v smeri Sonce-Zemlja, toda vrtenje Sonca jih na Zemljo nagne za približno 45 stopinj in tvori spiralo v ekliptični ravnini, znano kot Parkerjeva spirala. Poljske črte, ki prehajajo Zemljo, so zato običajno kadar koli povezane s tistimi blizu zahodnega roba ("uda") vidnega Sonca. [56]

Sončni veter in magnetosfera, ki sta dve električno prevodni tekočini v relativnem gibanju, bi načeloma morali biti sposobni ustvarjati električne tokove z dinamskim delovanjem in oddajati energijo iz toka sončnega vetra. Vendar ta postopek ovira dejstvo, da plazme zlahka vodijo vzdolž linij magnetnega polja, vendar manj pravokotno nanje. Energija se učinkoviteje prenaša z začasno magnetno povezavo med poljskimi linijami sončnega vetra in magnetosfero. Ni presenetljivo, da je ta postopek znan kot magnetna ponovna povezava. Kot že omenjeno, se najlažje zgodi, ko je medplanetarno polje usmerjeno proti jugu, v podobno smer kot geomagnetno polje v notranjih predelih severnega in južnega magnetnega pola.

Polarne svetlobe so pogostejše in svetlejše v intenzivni fazi sončnega cikla, ko izbruhi koronske mase povečajo intenzivnost sončnega vetra. [57]

Magnetosfera Uredi

Zemeljsko magnetosfero oblikuje vpliv sončnega vetra na zemeljsko magnetno polje. To predstavlja oviro za tok in ga preusmeri na povprečni razdalji približno 70.000 km (11 zemeljskih polmerov ali Re), [58] kar povzroči premčni udar 12.000 km do 15.000 km (1.9 do 2.4 Re) naprej proti toku. Širina magnetosfere do Zemlje je običajno 190.000 km (30 Re), na nočni strani pa se raztezajo dolge "magnetorepe" raztegnjenih poljskih linij na velike razdalje (& gt 200 Re).

Magnetna sfera z visoko širino je napolnjena s plazmo, ko sončni veter prehaja Zemljo. Pretok plazme v magnetosfero se povečuje z dodatnimi turbulencami, gostoto in hitrostjo v sončnem vetru. Temu toku je naklonjena komponenta MDS proti jugu, ki se nato lahko neposredno poveže z linijami geomagnetnega polja visoke zemljepisne širine. [59] Vzorec pretoka magnetosferske plazme je večinoma od magnetostala proti Zemlji, okoli Zemlje in nazaj v sončni veter skozi magnetopavzo na dnevni strani. Poleg tega, da se nekaj magnetosferske plazme premika pravokotno na zemeljsko magnetno polje, potuje navzdol vzdolž zemeljskih linij magnetnega polja, pridobiva dodatno energijo in jo izgublja v ozračju na polarnih območjih. Vrhovi magnetosfere, ki ločujejo črte geomagnetnega polja, ki se zapirajo skozi Zemljo, od tistih, ki se zapirajo na daljavo, omogočajo majhni količini sončnega vetra, da neposredno doseže vrh ozračja in ustvari sijoč sij.

26. februarja 2008 so lahko sonde THEMIS prvič določile sprožilni dogodek za nastanek magnetosferskih neviht. [60] Dve od petih sond, nameščeni približno na tretjino razdalje do Lune, sta merili dogodke, ki kažejo na magnetno ponovno povezavo 96 sekund pred okrepitvijo polarnega sveta. [61]

Geomagnetne nevihte, ki vnamejo polarne svetlobe, se lahko pogosteje pojavljajo v mesecih okoli enakonočja. Ni dobro razumljeno, vendar se lahko geomagnetne nevihte razlikujejo glede na letni čas Zemlje. Dva dejavnika, ki ju je treba upoštevati, sta nagib sončne in zemeljske osi proti ekliptični ravnini. Ko Zemlja kroži skozi eno leto, doživlja medplanetarno magnetno polje (IMF) z različnih zemljepisnih širin Sonca, ki je nagnjeno na 8 stopinj. Podobno 23-stopinjski nagib Zemljine osi, okoli katerega se vrti geomagnetni pol z dnevnimi nihanji, spremeni povprečni dnevni kot, ki ga geomagnetno polje skozi celo leto predstavlja padajočemu MDS. Ti dejavniki skupaj lahko privedejo do manjših cikličnih sprememb na podroben način, ki ga IMF poveže z magnetosfero. To pa vpliva na povprečno verjetnost odpiranja vrat [ pogovornost ], skozi katero lahko energija sončnega vetra doseže Zemljino notranjo magnetosfero in s tem poveča polarne sije. Nedavni dokazi leta 2021 so pokazali, da so posamezne ločene podmurtje dejansko lahko povezane mrežne skupnosti. [62]

Tako kot obstaja veliko vrst polarnega sija, obstaja tudi veliko različnih mehanizmov, ki pospešijo polarne delce v ozračje. Elektronsko polarno sijo v Zemljinskem polarnem območju (tj. Pogosto vidno polarno sijo) lahko razdelimo v dve glavni kategoriji z različnimi neposrednimi vzroki: razpršena in diskretna polarna sija. Diffuse aurora se opazovalcu na tleh zdijo razmeroma brez struktur z nejasnimi robovi in ​​amorfnimi oblikami. Diskretne polarne svetlobe so strukturirane v ločene značilnosti z dobro določenimi robovi, kot so loki, žarki in korone, prav tako pa so ponavadi veliko svetlejše od difuzne polarne svetlobe.

V obeh primerih se elektroni, ki sčasoma povzročijo polarno sijo, začnejo kot elektroni, ujeti v magnetnem polju v zemeljski magnetosferi. Ti ujeti delci se odbijajo naprej in nazaj vzdolž linij magnetnega polja in jim magnetno ogledalo, ki ga tvori naraščajoča jakost magnetnega polja bližje Zemlji, preprečuje zadetke v ozračje. Sposobnost magnetnega ogledala, da ujame delca, je odvisna od kota nagiba delca: kota med njegovo smerjo gibanja in lokalnim magnetnim poljem. Polarno sijo ustvarjajo procesi, ki zmanjšujejo kot naklona številnih posameznih elektronov, ki jih osvobodijo magnetne pasti in povzročijo, da zadenejo v ozračje.

V primeru difuznih polarnih svetlob se koti elektronskega koraka spremenijo zaradi njihove interakcije z različnimi plazemskimi valovi. Vsaka interakcija je v bistvu valovni delec, ki razprši elektronsko energijo po interakciji z valom, je podoben svoji energiji pred interakcijo, vendar je smer gibanja spremenjena. Če je končna smer gibanja po sipanju blizu poljske črte (natančneje, če pade znotraj stožca izgub), bo elektron udaril v ozračje. Difuzne polarne svetlobe povzroča skupni učinek mnogih takih razpršenih elektronov, ki prizadenejo ozračje. Proces posredujejo plazemski valovi, ki postanejo močnejši v obdobjih velike geomagnetne aktivnosti, kar v tistih časih povzroči povečano difuzno polarno sijo.

V primeru diskretnih polarnih svetlosti ujete elektrone pospešujejo proti Zemlji z električnimi polji, ki se tvorijo na nadmorski višini približno 4000–12000 km v „območju pospeševanja letal“. Električna polja so usmerjena stran od Zemlje (tj.navzgor) vzdolž črte magnetnega polja. [63] Elektroni, ki se skozi ta polja premikajo navzdol, pridobijo znatno količino energije (velikosti nekaj keV) v smeri vzdolž črte magnetnega polja proti Zemlji. Ta pospešek, poravnan s poljem, zmanjša kot nagiba vseh elektronov, ki prehajajo skozi območje, zaradi česar mnogi od njih zadenejo zgornji del atmosfere. V nasprotju s postopkom razprševanja, ki vodi do difuznih polarnih svetlob, električno polje za enako količino poveča kinetično energijo vseh elektronov, ki prehajajo navzdol skozi pospeševalno območje. To pospeši elektrone, ki se začnejo od magnetosfere z začetno nizkimi energijami (10s eV ali manj) do energij, potrebnih za ustvarjanje polarne svetlobe (100s eV ali več), kar omogoča, da velik vir delcev prispeva k ustvarjanju polarne svetlobe.

Pospešeni elektroni prenašajo električni tok vzdolž linij magnetnega polja (Birkelandov tok). Ker je električno polje usmerjeno v isto smer kot tok, pride do neto pretvorbe elektromagnetne energije v energijo delcev v območju polarnega pospeška (električna obremenitev). Energijo, ki napaja to obremenitev, sčasoma dobi magnetiziran sončni veter, ki teče okoli ovire zemeljskega magnetnega polja, čeprav je natančno to, kako ta moč teče skozi magnetosfero, še vedno aktivno področje raziskav. [64] Medtem ko energija za pogon aurore na koncu izvira iz sončnega vetra, elektroni sami ne potujejo neposredno iz sončnega vetra v zemeljsko polarno območje Magnetno polje iz teh regij se ne poveže s sončnim vetrom, zato obstaja ni neposrednega dostopa za elektrone sončnega vetra.

Nekatere auroralne lastnosti ustvarjajo tudi elektroni, ki jih pospešujejo Alfvénovi valovi. Pri majhnih valovnih dolžinah (primerljivih z vztrajnostno dolžino elektrona ali ionskim žiroradijem) Alfvénovi valovi razvijejo pomembno električno polje, vzporedno z magnetnim poljem v ozadju, kar lahko pospeši elektrone zaradi Landaujevega dušenja. Če imajo elektroni hitrost, ki je blizu fazni hitrosti vala, se pospešijo na način, podoben deskarju, ki lovi oceanski val. [65] [66] To nenehno spreminjajoče se valovno električno polje lahko pospeši elektrone vzdolž poljske črte, zaradi česar nekateri od njih zadenejo v ozračje. Elektroni, pospešeni s tem mehanizmom, imajo ponavadi širok energetski spekter, v nasprotju z ostro doseženim energijskim spektrom, značilnim za elektrone, ki jih pospešujejo kvazistatična električna polja.

Poleg diskretne in difuzne elektronske aurore nastane tudi protonska aurora, ko magnetosferski protoni trčijo v zgornjo atmosfero. Proton v interakciji dobi elektron in nastali nevtralni atom vodika oddaja fotone. Nastala svetloba je premalo, da bi jo lahko videli s prostim očesom. Druge polarne sij, ki jih zgornja razprava ne zajema, vključujejo transpolarne loke (oblikovane proti severu polarnega območja), polarno polarno sijo (oblikovano na dveh majhnih območjih z visoko širino na dnevni strani) in nekatere nezemeljske polarne svetlobe.

Odkritje japonskega dnevnika iz leta 1770 iz leta 2017, ki prikazuje aurore nad starodavno japonsko prestolnico Kjoto, je nakazovalo, da je bila nevihta morda za 7% večja od dogodka v Carringtonu, ki je prizadel telegrafska omrežja. [67] [68]

Polarni siji, ki so bili posledica "velike geomagnetne nevihte" 28. avgusta in 2. septembra 1859, pa naj bi bili najbolj spektakularni v novejši zabeleženi zgodovini. Balfour Stewart je v prispevku Kraljevski družbi 21. novembra 1861 opisal oba polarna dogodka, kot jih dokumentira samosnemalni magnetograf v observatoriju Kew, in ugotovil povezavo med poledarno nevihto 2. septembra 1859 in dogodkom izbruha Carrington – Hodgson. "ni nemogoče domnevati, da je bilo v tem primeru odvzeto naše svetilo v dejanju. "[69] Drugi sijoči dogodek, ki se je zgodil 2. septembra 1859 zaradi izjemno močne sončne svetlobe Carrington – Hodgson z belo svetlobo 1. septembra 1859, je povzročil polarne svetlobe, tako razširjene in izredno svetle, da so jih videli in o njih poročali v objavljenih znanstvenih meritvah, ladijskih dnevnikih in časopisih po ZDA, Evropi, Japonski in Avstraliji New York Times da je bila v petek, 2. septembra 1859, v Bostonu polarna svetloba "tako briljantna, da je lahko okoli enih navaden odtis prebral luč". [70] Eno ura po EST v petek, 2. septembra, bi bila ob 6:00 GMT, magnetograf s samosnemalnim posnetkom na observatoriju Kew je s svojo polno močjo zapisal geomagnetno nevihto, ki je bila takrat stara eno uro. Med letoma 1859 in 1862 je Elias Loomis objavil serijo devetih prispevkov o Veliki razstavi leta 1859 v American Journal of Science kjer je zbiral svetovna poročila o polarnem dogodku. [6]

Menijo, da je to polarno svetlobo ustvaril eden najintenzivnejših izlivov koronalne mase v zgodovini. Opazno je tudi z dejstvom, da sta prvič pojava polarne aktivnosti in električne energije nedvoumno povezana. Ta vpogled je bil omogočen ne le zaradi znanstvenih magnetometrskih meritev te dobe, temveč tudi zaradi tega, ker je bil pomemben del 201.000 km telegrafskih vodov, ki so takrat delovale, več ur v nevihti občutno moten. Vendar se zdi, da so bile nekatere telegrafske linije primerne dolžine in usmeritve, da so iz elektromagnetnega polja proizvedle dovolj geomagnetno induciranega toka, da je omogočena nadaljnja komunikacija z izklopljenimi napajalniki telegrafskega operaterja. [71] Naslednji pogovor se je zgodil med dvema operaterjema ameriške telegrafske linije med Bostonom in Portlandom v državi Maine v noči na 2. september 1859 in poročal v Bostonski popotnik:

Bostonski operater (operaterju v Portlandu): "Prosimo, da petnajst minut popolnoma izključite baterijo [vir napajanja]."
Portlandski operater: "Ali bo to storil. Zdaj je prekinjena povezava."
Boston: "Moja je prekinjena in delamo s polarnim tokom. Kako prejemate moje pisanje?"
Portland: "Bolje kot z vklopljenimi baterijami. - Tok prihaja in gre postopoma."
Boston: "Moj tok je včasih zelo močan in brez baterij lahko delamo bolje, saj se zdi, da polarna svetloba izmenično nevtralizira in povečuje baterije, zaradi česar je tok včasih premočan za naše magnetne releje. Recimo, da delamo brez baterij, medtem ko smo prizadeti zaradi te težave. "
Portland: "Zelo dobro. Naj nadaljujem s poslom?"
Boston: "Da. Pojdi naprej."

Pogovor je trajal približno dve uri brez uporabe akumulatorja in samo s tokom, ki ga je povzročil polarni sij, rečeno pa je bilo, da je bilo to prvič zapisano, da je bilo na tak način oddanih več kot dve besedi ali dve . [70] Takšni dogodki so privedli do splošne ugotovitve, da

Učinek polarnih svetlob na električni telegraf je na splošno povečanje ali zmanjšanje električnega toka, ki nastane pri delovanju žic. Včasih jih popolnoma nevtralizira, tako da v njih dejansko ni mogoče odkriti nobene tekočine [toka]. Zdi se, da je polarna svetloba sestavljena iz mase električne snovi, ki je v vsem pogledu podobna tistemu, ki ga ustvarja električna galvanska baterija. Tokovi iz njega se spreminjajo, ko prihajajo na žice, nato pa masa aurore izgine iz obzorja v zenit. [72]

Polarno sijo je opisal grški raziskovalec Pitej v 4. stoletju pr. [73] Seneca je o polarnih sijah pisal v prvi svoji knjigi Naturales Quaestiones, jih razvrsti na primer kot pithaei ("sod podoben") chasmata ("prepad") pogoniae ("bradati") cyparissae ("kot ciprese") in opis njihove raznolike barve. Pisal je o tem, ali so bili nad ali pod oblaki, in spomnil, da je pod Tiberijem nad pristaniškim mestom Ostija nastala polarna svetlost, ki je bila tako močna in rdeča, da je kohota vojske, nameščena v bližini za gasilsko službo, galopirala na pomoč. . [74] Predlagano je bilo, da je Plinije Starejši v svoji upodobitvi polarnega sija Naravna zgodovina, ko se sklicuje na trabes, brezno, "padajoči rdeči plameni" in "nočna dnevna svetloba". [75]

Zgodovina Kitajske ima bogate in morda tudi najstarejše zapise o severni polarni siji. Jeseni okoli leta 2000 pred našim štetjem je po legendi mlada ženska po imenu Fubao sama sedela v puščavi ob zalivu, ko se je nenadoma pojavil "čarobni pas svetlobe", kot so "premikajoči se oblaki in tekoča voda", ki se je spremenila v svetlo halo okoli Velike medvedke, ki je kaskadirala bledo srebrni sijaj, razsvetljevala je zemljo in oblikovala sence kot žive. Ganjen ob pogledu je Fubao zanosil in rodil sina, cesarja Xuanyuana, ki je v legendi znan kot pobudnik kitajske kulture in prednik vseh Kitajcev. V Shanhaijing, bitje z imenom 'Shilong' je opisano kot rdeči zmaj, ki sveti na nočnem nebu s telesom, dolgim ​​tisoč kilometrov. V starih časih Kitajci niso imeli fiksne besede za polarno sijo, zato so jo poimenovali glede na različne oblike polarnega sija, kot so "Nebesni pes (" 天狗 ")", Zvezda meča / noža ("刀 星”)", "Pasica Chiyou (“ 蚩尤 旗 ”),“ Odprte oči neba (“天 开眼”) “in“ Zvezde kot dež (“星 陨 如雨”) “.

V japonski folklori so fazani veljali za glasnike iz nebes. Vendar pa so raziskovalci z japonske podiplomske univerze za napredne študije in Nacionalnega inštituta za polarne raziskave marca 2020 trdili, da bi lahko bili rdeči fazanski repi, ki so bili priča čez nočno nebo nad Japonsko leta 620 po Kr., Morda rdeča polarna svetloba, ki nastane med magnetno nevihto. [76]

V tradicijah avstralskih staroselcev je Aurora Australis pogosto povezana z ognjem. Na primer, prebivalci Gunditjmare v zahodni Viktoriji so jih imenovali polarni svet puae buae ("pepel"), medtem ko so prebivalci Gunaja v vzhodni Viktoriji polarne sije dojemali kot požar v duhovnem svetu. Prebivalci Južne Avstralije Dieri pravijo, da je polarni prikaz kootchee, zli duh, ki ustvarja velik ogenj. Podobno prebivalci Južne Avstralije Ngarrindjeri na polarne svetlobe, ki jih vidijo nad otokom Kenguru, govorijo kot o ognju žganih pijač v "Deželi mrtvih". Aboridžini na jugozahodu Queenslanda verjamejo, da so polarni siji požari Oola Pikka, duhovi duhov, ki so ljudem govorili prek polarnih sij. Sveti zakon je prepovedoval vsem, razen starejšim moškim, gledanje ali razlaganje sporočil prednikov, za katere so verjeli, da so bila posredovana skozi polarno sijo. [77]

V Skandinaviji prva omemba norðrljós (severni sij) najdemo v norveški kroniki Konungs Skuggsjá iz leta 1230. Kronik je o tem pojavu slišal od rojakov, ki so se vrnili z Grenlandije, in poda tri možne razlage: da je bil ocean obkrožen z ogromnimi ognji, ki bi jih lahko sončni žarki segali po vsem svetu do njegove nočne strani ali da bi jih ledeniki lahko shranili energije, tako da so sčasoma postali fluorescentni. [78]

Walter William Bryant je zapisal v svoji knjigi Kepler (1920), da se zdi, da je bil Tycho Brahe "nekaj takega kot homeopat, saj priporoča žveplo za zdravljenje nalezljivih bolezni," ki jih povzročajo žveplovi hlapi polarne svetlobe "." [79]

Leta 1778 je Benjamin Franklin v svojem prispevku teoretiziral Aurora Borealis, predpostavke in domneve k oblikovanju hipoteze za njeno razlago da je polarno sijo povzročila koncentracija električnega naboja v polarnih predelih, okrepljena s snegom in vlago v zraku: [80] [81] [82]

Mogoče potem velika količina električne energije, ki jo v polarna območja prinesejo oblaki, ki so tam zgoščeni, in pade v sneg, ki bi vdrl v zemljo, vendar ne more prodreti v led, če ne, pravim (kot steklenica preveč napolnjena) se prebije skozi nizko atmosfero in v vakuumu teče po zraku proti ekvatorju, ko se stopinje zemljepisne dolžine povečujejo, močno vidne tam, kjer je najbolj gosto, in postajajo manj vidne, ko se bolj razhajajo, dokler ne najde poti do zemlja v bolj zmernih podnebjih ali je pomešana z zgornjim zrakom?

Opažanja ritmičnega gibanja igel kompasa zaradi vpliva polarnega sija sta v švedskem mestu Uppsala potrdila Anders Celsius in Olof Hiorter. Leta 1741 je Hiorter lahko povezal velika magnetna nihanja z auroro, ki jo opazimo nad glavo. Ti dokazi so pomagali podpreti njihovo teorijo, da so za takšna nihanja kompasa odgovorne "magnetne nevihte". [83]

Spektakel obkrožajo različni indijanski miti. Evropski raziskovalec Samuel Hearne je leta 1771 potoval s Chipewyanom Denejem in zabeležil njihove poglede na ed-tanek ('karibu'). Po besedah ​​Hearnea so ljudje Dene videli podobnost med polarnimi sijami in iskrami, ki nastanejo pri božanju karibujskega krzna. Verjeli so, da so luči duhovi njihovih pokojnih prijateljev, ki so plesali na nebu, in ko so močno zasijali, je to pomenilo, da so bili njihovi pokojni prijatelji zelo srečni. [84]

Ponoči po bitki pri Fredericksburgu je bila z bojišča vidna polarna svetloba. Konfederacijska vojska je to vzela kot znak, da je Bog na njihovi strani, saj so bile luči redko vidne tako daleč na jug. Slika Severni sij avtor Frederic Edwin Church pogosto razlaga, da predstavlja konflikt ameriške državljanske vojne. [85]

Britanski vir iz sredine 19. stoletja pravi, da so bile polarne svetlobe redki pojav pred 18. stoletjem. [86] Halley navaja, da pred polarnimi sijami leta 1716 takšen pojav ni bil zabeležen več kot 80 let in nič od posledic od leta 1574. Pravi, da v Transakcije Francoske akademije znanosti med letoma 1666 in 1716. In ta ena polarna svetloba, zabeležena leta Berlin Miscellany za leto 1797 je bil imenovan zelo redek dogodek. Za enega, ki so ga leta 1723 opazili v Bologni, je bilo navedeno, da je bil prvič tam. Celsius (1733) navaja, da so najstarejši prebivalci Uppsale pred 1716 mislili, da je ta pojav zelo redek. Obdobje med približno 1645 in 1715 ustreza Maunderjevemu minimumu v aktivnosti sončnih peg.

V satirični pesmi Roberta W. Serviceja "Balada o severni luči" (1908) Yukon iskalec odkrije, da je polarna svetloba žarek rudnika radija. Izpolni svojo zahtevo, nato pa odide v mesto, kjer išče vlagatelje.

V začetku 19. stoletja je norveški znanstvenik Kristian Birkeland postavil temelje [ pogovornost ] za trenutno razumevanje geomagnetizma in polarnih sij.

Tako Jupiter kot Saturn imata magnetna polja, ki so močnejša od Zemljinih (Jupitrova jakost ekvatorialnega polja je 4,3 Gaussa, v primerjavi z 0,3 Gaussov za Zemljo), oba pa imata obsežne pasove sevanja. Polarne svetlobe so opazili na obeh plinskih planetih, najbolj jasno s pomočjo vesoljskega teleskopa Hubble in Cassini in Galileo vesoljska plovila, pa tudi na Uran in Neptun. [87]

Zdi se, da polarne sije na Saturnu, podobno kot Zemljino, poganja sončni veter. Vendar so Jupitrove polarne sij bolj zapletene. Jupitrov glavni polarni oval je povezan s plazmo, ki jo proizvaja vulkanska luna Io, in s prenosom te plazme v magnetosferi planeta. Negotov del Jupitrovih sij poganja sončni veter. Poleg tega so lune, zlasti Io, tudi močni viri polarnega sveta. Ti izhajajo iz električnih tokov vzdolž poljskih linij ("tokovi, poravnani s poljem"), ki jih ustvari dinamo mehanizem zaradi relativnega gibanja med vrtljivim planetom in gibljivo luno. Io, ki ima aktivni vulkanizem in ionosfero, je še posebej močan vir, njegovi tokovi pa ustvarjajo tudi radijske emisije, ki jih preučujejo od leta 1955. Z uporabo vesoljskega teleskopa Hubble so bile opažene vse polarne sij nad Io, Evropo in Ganimed.

Polarne svetlobe so opazili tudi na Veneri in Marsu. Venera nima magnetnega polja, zato so venerine polarne svetlobe videti kot svetle in razpršene lise različne oblike in intenzivnosti, včasih porazdeljene po celotnem disku planeta. [88] Venera polarna sija nastane, ko elektroni sončnega vetra trčijo v nočno atmosfero.

14. avgusta 2004 je na Marsu zaznala polarno svetlobo instrument SPICAM na krovu Mars Express. Polarna sija se je nahajala v Terra Cimmeria, v regiji 177 ° vzhodno, 52 ° južno. Skupna velikost emisijske regije je bila približno 30 km široka in verjetno približno 8 km visoka. Z analizo zemljevida magnetnih anomalij skorje, sestavljenega na podlagi podatkov Mars Global Surveyor, so znanstveniki ugotovili, da območje emisij ustreza območju, kjer je lokalizirano najmočnejše magnetno polje. Ta korelacija je pokazala, da je izvor emisije svetlobe tok elektronov, ki se gibljejo vzdolž magnetnih linij skorje in vzbujajo zgornjo atmosfero Marsa. [87] [89]

Med letoma 2014 in 2016 so na kometu 67P / Churyumov – Gerasimenko opazovali kometarne polarne svetlobe z več instrumenti na vesoljskem plovilu Rosetta. [90] [91] Polarne svetlobe so opazovali na daleč ultravijoličnih valovnih dolžinah. Opazovanja kome so razkrila atomske emisije vodika in kisika, ki jih povzroča fotodisociacija (ne fotoionizacija, kot pri zemeljskih aurorah) molekul vode v kometini komi. [91] Za polarno sijo je odgovorna interakcija pospešenih elektronov sončnega vetra s delci plina v komi. [91] Ker komet 67P nima magnetnega polja, se polarna sija difuzno širi okoli kometa. [91]

Eksoplanetom, kot so vroči Jupitri, je bilo predlagano, da v svojih zgornjih ozračjih ionizirajo in v svojih turbulentnih troposferah ustvarijo polarno sijo, spremenjeno z vremenom. [92] Vendar pa eksoplaneta polarno svet trenutno ni zaznana.

Prve zunaj sončne polarne svetlobe so bile odkrite julija 2015 nad rjavo pritlikavo zvezdo LSR J1835 + 3259. [93] Ugotovljeno je bilo, da je pretežno rdeča polarna svetloba milijonkrat svetlejša od severne luči, kar je posledica naelektrenih delcev, ki v atmosferi delujejo z vodikom. Ugibalo se je, da zvezdni vetrovi morda odstranjujejo material s površine rjavega palčka, da bi ustvarili lastne elektrone. Druga možna razlaga za polarne svetlobe je, da še neodkrito telo okoli pritlikave zvezde odmetava material, kot je to v primeru Jupitra in njegove lune Io. [94]


Kakšna je razlika med polarnimi sijami in elektroglowom? - astronomija

Zakaj in kako se na severnem arktičnem in antarktičnem nebu ustvari sijaj? Zakaj so običajno zelene barve ali občasno tudi rdeče ali rožnate ali vijolične. Kaj jim daje različne barve in jih lahko vidimo na drugih planetih?

Polarno svetlobo povzročajo nabiti delci sončnega vetra, ki prizadenejo atome v zgornjem delu Zemljine atmosfere. Sonce oddaja tok elektronov in protonov, imenovan sončni veter.Ti delci sodelujejo z magnetnim poljem Zemlje in so usmerjeni proti magnetnim polom, zato so na visokih zemljepisnih širinah vidni polarni siji.

Različne barve v polarni svetlobi prihajajo iz različnih vznemirjenih atomov. Zelena polarna svetloba prihaja iz vzbujanja kisika. Rdeča in modra polarna svetloba prihajata iz vzbujanja in ionizacije dušikovih atomov.

Auroro so v našem sončnem sistemu videli na več planetih. Na primer, polarno sijo so opazili na Jupitru, Jupitrovih lunah Io in Ganimedu ali Saturnu.

Za zabavo je tu čudovit video posnetka polarnega sija, ki si ga je ogledal Mednarodna vesoljska postaja.

Stran je bila nazadnje posodobljena 27. junija 2015.

O avtorju

Laura Spitler

Laura Spitler je bila podiplomska študentka, ki je sodelovala pri prof. Jimu Cordesu. Po diplomi leta 2013 je nadaljevala s podoktorskim štipendiranjem na Inštitutu Max Planck v Bonnu v Nemčiji. Dela na vrsti projektov, ki vključujejo časovno spremenljivost radijskih virov, vključno s pulsarji, binarnimi belimi palčki in ETI. Zanima jo zlasti gradnja digitalnih instrumentov in razvoj tehnik obdelave signalov, ki omogočajo lažje prepoznavanje in razvrščanje prehodnih virov.


Kakšna je razlika med polarnimi sijami in elektroglowom? - astronomija

Nekje leta 1937 ali 1938 sem skozi okno spalnice v vzhodnem Providenceu na Rhode Islandu opazoval polarno sijo. Tega ne morem dokazati in moram. Prijatelj na vzhodni obali (Boston) načrtuje potovanje v severno Kanado, da bi videl ta pojav. Rekel sem, da sem ga videl kot otrok na Rhode Islandu in je dvomila. Sem ga videla in mama nam je razložila. Ali lahko dobim nekakšen dokaz, da sem v tistih časih, morda zato, ker ni bilo veliko svetlobe tam, kjer sem živel, ali onesnaženja ni bilo, da sem bil priča tej severni luči. Hvala vam.

Sara: Obstaja indeksno število, znano kot Kp, ki pove, kako močno mora biti geomagnetno delovanje, da vidimo polarne sije na določeni magnetni širini. Kp na običajen dan je približno 4. Na Rhode Islandu bi potrebovali približno 8 Kp (z dobrimi pogoji gledanja). Običajno je zaradi tega malo verjetno, da bi na Rhode Islandu videli polarne svetlobe.

v noči na 25. januarja 1938 je bila rdeča polarna svetlost na nizki nadmorski višini. Ta vrsta polarnega sija se zgodi le v intenzivnih geomagnetnih nevihtah. Nebo nad Severno Ameriko je bilo tako svetlo, da so v številnih mestih poslali gasilska vozila, da bi iskali plamen! Če je bilo to noč, sem pripravljen staviti, da ste bili priča polarni siji, in to izjemni zgodovinski!

V povsem rdečih polarnih sivih elektroni z nizko energijo prizadenejo zgornjo atmosfero. Rdeča luč je emisija atomskega kisika. Elektroni nimajo dovolj energije, da bi prodrli na nižjo nadmorsko višino, kjer bi povzročili oddajanje zelene svetlobe, kar je vidno tudi v polarnih sijih, ki so zgoraj rdeče in spodaj zelene.

Podobno vprašanje: Zanima me, ali sem v petdesetih letih videl severni sij kot otrok. Lahko bi prisegel, da sem prišel pred vhodna vrata hiše, za katero sem verjel, da je obrnjena proti severu. Veliko lepih luči. Verjetno je bilo nekje med letoma 1952-1959. Živel sem blizu Philadelphije v Pensilvaniji, ki je na jugovzhodu Pensilvanije. Bi mi lahko povedali, če je to mogoče? Mislim, da nisem kaj takega sanjal. S starejšo sestro sva se nocoj pogovarjala o tem, a se ne spomni. Hvala vam.

Karen: Včasih je mogoče videti Auroro od juga do Floride! Vse je odvisno od tega, kako aktivno je Sonce in kako je postavljeno magnetno polje Zemlje. Obstaja spletna stran, ki napoveduje Auroro in imajo pogosta vprašanja o tem, kje je mogoče videti Auroro. To ima lep diagram, ki prikazuje, koliko odstotkov časa je mogoče videti Auroro z različnih lokacij. Opazite, da Pensilvanija pade v 1-5% območje, kar pomeni, da je v povprečju mogoče videti Auroro v 1-5% časa. Torej, čeprav ni pogosto videti Aurore z lokacije, ki jo omenjate, tudi to ni nemogoče.

Če preberete stran še naprej, se tudi izkaže, da se morda spominjate polarnih sij iz leta 1958, ki so bile nenavadno aktivne in so (po navedbah tega spletnega mesta) vir otroških spominov mnogih odraslih. Omenjajo tudi podobno epizodo visoke aktivnosti leta 1938, ki jo je omenila Sara.

Stran je bila nazadnje posodobljena 27. junija 2015.

O avtorju

Sara Slater

Sara je nekdanja dodiplomska študentka Cornella, zdaj pa podiplomska študentka fizike na univerzi Harvard, kjer dela na področju kozmologije in fizike delcev.


Nebesno opazovanje

Zvezde se pojavijo kot svetlobne točke na nebu. So kot naše Sonce in se lahko razlikujejo po velikosti in vročini. Čeprav so svetli, so oddaljeni milijone kilometrov, najbližje je oddaljeno 4 svetlobna leta. Lahko utripajo proti obzorju. Mnoge zvezde so binarne zvezde in so sestavljene iz dveh ali več zvezd, ki si delijo gravitacijsko vez. Ti se imenujejo dvojne zvezde čeprav to ime velja tudi za zvezde, ki so videti kot binarne zaradi kota, ki ga vidimo, vendar niso povezane.

Mnoge zvezde na nebu so binarne zvezde. To pomeni, da sta pravzaprav dve zvezdi, ki krožita okoli skupnega središča orbite. Nekatere zvezde, kot je Castor v ozvezdju Dvojčki, imajo več kot en binarni par. Obstaja šest zvezd, sestavljenih iz treh sklopov dvojiških datotek, ki krožijo drug okoli drugega.

Nekatere zvezde se na nebu gledajo blizu, vendar si niso v sorodu, lahko so oddaljeni milijone kilometrov, celo svetlobna leta. Nadaljnja zvezda je lahko svetlejša od bližje zvezde, vendar veliko bolj oddaljena. Te imenujemo optične dvojne zvezde.

Planeti

Planeti so ponavadi svetlejši od zvezd, ne ponavadi nihajo (utripajo), ker so bližje zvezdam. Merkur je težko videti, ker je bližje Soncu, vidni so le pred sončnim vzhodom in po sončnem zahodu. Venera je vidna zgodaj zjutraj in zvečer. Venera, Mars (svetlo in nekoliko rdeče) in Jupiter so svetlejši od katere koli zvezde. Saturn je nekoliko manj svetel kot zvezda Sirius, vendar je na severnih zemljepisnih širinah videti svetlejši, saj je višje na nebu.

Ozvezdja in asterizmi

A ozvezdje je skupina zvezd, za katere se zdi, da tvorijo vzorec na nebu. Ko jih pogledamo, so videti tesno skupaj, v resnici pa so običajno zelo narazen in morda niso del iste skupine zvezd, ob kateri se pojavijo. V različnih letnih časih lahko vidimo enake konstelacije zaradi vrtenja Zemlje in nagiba naše osi, enako kot imamo letne čase. Ko se naš planet vrti, se nam zdi, da mirujemo, medtem ko se nebo vrti.

An asterizem je vzorec zvezd, ki so lahko povezane z ozvezdjem ali pa tudi ne. Primeri so plug v Ursa Major, vzorec, ki so ga naredile svetlejše zvezde v obliki ponve, ali poletni trikotnik, oblika, ki je nastala med svetlimi zvezdami Vega (ozvezdje Lire), Deneb v Lahkem in Altair v Aquili.

Grozdi: Odpri & amp globularno

Okoli galaksije so kopice zvezd. Te so včasih zamenjali za galaksije, vendar vemo, da niso, saj je v naši galaksiji običajno le nekaj tisoč zvezd, če ne v njej.

Če bi dejansko bile galaksije, bi bilo tam milijonov zvezd in bi bile veliko bolj oddaljene. Pravzaprav lahko vidimo zvezde zvezd v drugih galaksijah.

Obstajata dve vrsti, o katerih bi morali vedeti:
- Odprte gruče
- Globularne kopice

Odprte gruče so skupine zvezd, ki so si v vesolju blizu. Ne tvorijo posebne simetrije in so običajno zelo svetle, kar kaže na to, da gre za mlade zvezde.

Obstaja lahko od ducat do tisoč zvezd, ki nimajo posebne oblike, in te najdemo okoli galaktične ravnine.

Dober primer odprte kopice so Plejade ali Sedem sester nad ozvezdjem Bika. Svoj vid lahko primerjate s prijateljem, tako da vidite, koliko jih lahko opazite z očmi. Iz mesta jih lahko vidite sedem, rekord je devetnajst!

Kroglaste kopice so okrogle oblike z več zvezdami bližje jedru. Spominjajo na mehko žogo.

Te kopice se nahajajo okoli galaktičnega jedra.

Zvezde so ponavadi zelo stari rdeči velikani in beli palčki, tesno zbrani. V tipični kroglasti kopici naj bi bilo med 100.000 in več kot milijonom zvezd.

Primer kroglaste kopice je M13 v Herkulu.

Kometi

Kometi imajo na velikem delu neba ogromne sledi ledu in prahu, ki se redčijo do gostega jedra. Jasno je opaziti njegovo gibanje v kratkem času. Večina kometov je vidna s prostim očesom.

Meteorji

Meteorji so kratkotrajni, a zelo svetle proge svetlobe, ki se v nekaj sekundah premikajo po nebu.

Meglice

Meglice (množina meglice) so zamegljene svetlobne lise v vesolju, ki sicer niso druge galaksije, ampak so v resnici večinoma v naši galaksiji.

So kraji, kjer se zvezde rodijo, umirajo ali so umrle.

Supernove

Zgodi se zelo malo dogodkov Supernove, ki so vidni s prostim očesom, v zadnjih tisočletjih je zabeleženih le peščica. Supernove, ki so se zgodile leta 1054 (danes meglica Crab Pulsar / meglica), so bile na nočnem nebu vidne skoraj dve leti, na dnevnem nebu pa so bile vidne več kot 20 dni.

Polarne svetlobe

Sončni veter sodeluje z ozračjem in ustvarja spektakularne svetlobne in barvne prikaze na nebu. Na severni polobli se temu reče Aurorae Borealis. Na južni polobli je to Aurora Australis.

Umetni sateliti

Počasi premikajoči se, zelo šibki predmeti, ki krožijo v polarni orbiti in so vidni na poldnevniku.

ISS (Mednarodna vesoljska postaja) se v nekaj minutah premika po nebu. Lahko je svetlejši od planetov in je na nebu nedvoumno.

Letala

Več svetlih belih in rdečih luči se počasi premika po nebu. Videli ste letalo ponoči.

Mlečna cesta

S prostim očesom je to videti kot rahlo siv pas na nebu. Skozi daljnogled ali majhen teleskop lahko vidimo posamezne zvezde.


Aboridžinska astronomija nas lahko nauči o povezavi med nebom in zemljo

Nedavno astronomi pozivajo k "rezervatu temnega neba" v osrednji Avstraliji - kar naj zmanjša umetno svetlobo, da bi postala obnovljeno območje za astronomska opazovanja. Po vsem svetu že obstaja 12 mednarodnih rezervatov za temno nebo, vendar bi bilo to prvo v Avstraliji.

Če ste v Avstraliji imeli kakršno koli državno izobrazbo, sem prepričan, da ste vsaj enkrat v življenju slišali zgodbo avtohtonih sanj. Mogoče je bila to žaba Tiddalick ali morda celo mavrična kača. Te zgodbe, ki ste jih morda že slišali v otroštvu, imajo bogato astronomsko znanje - in še več je, od kod to.

Avstralski narodi prvega naroda že več deset tisoč let preučujejo nebo. So prvi astronomi Avstralije. Njihova znanost se sprva morda zdi subtilna, toda ko si odprete oči za to alternativno perspektivo vesolja in kozmosa, boste v teh zvezdnih zgodbah našli koncepte astronomskih pojavov.

Moja zveza z astronomijo aboridžinov se je začela v prvem letniku terciarnega izobraževanja, približno takrat, ko sem začel delati na observatoriju v Sydneyju. Spoznala sem velika nebesna telesa na nebu in našla novo perspektivo za nebo in vesolje. Od takrat sem se poglobil v spoznavanje velike avstralske astronomske zgodovine in se pridružil skupini raziskovalcev astronomije Aboriginov.

Torej, naj z vami delim nekaj zanimivih konceptov, ki jih najdemo v aboridžinski astronomiji, ki so mi popolnoma potopili misli na mojem potovanju v kraljestvo avtohtonega neba.

Najprej želim razpravljati o primerjavi nebeških perspektiv. V zahodni astronomiji se nebo zdi zelo abstraktno, prenatrpano s konstelacijami ali oblikami in predmeti iz točke v piko. Ozvezdja, ki mi pridejo na pamet, so med mnogimi južni križ ali zodiakalna ozvezdja, znana tudi kot zvezdna znamenja. Ko pogledate ta ozvezdja, lahko zlahka vidite, da imajo nekateri smisel, drugi pa. ne preveč. V nekaterih primerih je treba imeti veliko domišljije! Vzemi to ozvezdje sem.

Fotografija glavnega psa: Stellarium

Povsem očitno je pes - imenuje se veliki pes. Ta po drugi strani ni tako očitna.

Manjša pasja fotografija: Stellarium

Ampak, verjeli ali ne, je tudi pes - mali Canis Minor. Jasno!

Ozvezdja v astronomiji aboridžin so nekoliko bolj subtilna kot zahodna ozvezdja, kot je Canis Minor. Na splošno bo posamezno nebesno telo, kot je zvezda ali planet, predstavljalo eno entiteto ali eno stvar, kot je žival ali oseba. Čeprav včasih obstajajo večja astronomska telesa, ki gradijo slike na nebu. Moje najljubše ozvezdje aboridžinov bi moral biti, spuščeni, Veliki nebesni emu. To ozvezdje se zelo razlikuje od vseh doslej omenjenih ozvezdij. Namesto da bi bili temni oblaki naše galaksije Rimske ceste oblikovani s svetlimi pikami na nebu, na nebu kažejo ogromen emu.

Fotografija Emu: Stellarium

V moji državi Wiradjuri (danes znana kot osrednja NSW), pa tudi v mnogih drugih avtohtonih državah, položaj emuja na nebu kaže, kdaj je med letom najbolje za zbiranje emu jajc. Ko je emu, ki je v jeziku Wiradjuri znan kot Gugurmin, takoj po sončnem zahodu na vzhodnem obzorju, to pomeni, da emu trenutno gnezdi. V tem času ni jajc emu, ki bi jih lahko zbrali. Kasneje v letu se Gugurmin povzpne višje v nebo. Ko je njegovo telo po sončnem zahodu neposredno nad glavo, je čas, da gremo po emu jajca.

Nebo ne deluje le kot sezonski jedilnik, temveč se uporablja tudi kot orodje za poučevanje številnih lekcij. Te lekcije bi lahko govorile o aboridžinskem zakonu ali pa o tem, kako deluje vesolje na temeljni ravni. Ena mojih najljubših zvezdnih zgodb je tista, ki namiguje na številne astronomske pojave. Ta zgodba prihaja iz ljudstva Boorong iz jezikovne skupine Wergaia, avtohtone regije na severozahodu Viktorije. Govori o zvezdi, imenovani Unurgunite, starem duhu z dvema ženama, ki ju predstavljata dve svetle zvezde na njegovi strani.

Fotografija Unurgunite: Stellarium

Luna, znana kot Mityan, se je zaljubila v eno od žena in jo poskušala zvabiti stran. Unurgunite je izvedel za to in imel veliko bitko z Mitjanom. Mitjan je izgubil bitko in ostal je, da bo večno taval po nebesih, bojne brazgotine pa so mu še vedno nasute na obraz.

Moje raziskovanje aboridžinske astronomije vključuje branje zgodb, kot je ta, in razkrivanje astronomskih konceptov, skritih v njih. Čeprav za začetek morda ni tako očitno, ima ta zgodba v sebi dva astronomska pojava. Najbolj očitna je bojna brazgotina na obrazu Lune. To se takoj nanaša na temne lise na Luni, znane kot kobila ali morja.

Drugi, ne tako očiten pojav je okultacija. Okultacija je astronomski pojav, pri katerem en predmet gre pred drugim predmetom in tako blokira svetlobo drugega predmeta. V tej zgodbi govori o luni, ki se zaljubi v eno od žena in jo zvabi stran. Po nekaj raziskavah je bilo ugotovljeno, da luna in ena od zvezd, ki predstavljajo žene, v resnici skozi okultacijo. Na to gledam kot na to, da jo v zgodbi »zvabim«.


Izvor

Končni vir energije polarnega sveta je sončni veter, ki teče mimo Zemlje. Magnetosfera in sončni veter sta sestavljena iz plazme (ioniziranega plina), ki prevaja elektriko. Dobro je znano (od dela Michaela Faradaya [1791 - 1867] okoli leta 1830), da ko je električni vodnik postavljen znotraj magnetnega polja, medtem ko pride do relativnega gibanja v smeri, v kateri vodnik prereže čez (ali je odrezan avtor), raje kot skupaj, v linijah magnetnega polja naj bi v ta vodnik induciran električni tok in v njem bodo tekli elektroni. Količina pretoka toka je odvisna od a) hitrosti relativnega gibanja, b) jakosti magnetnega polja, c) števila premeščenih vodnikov in d) razdalje med vodnikom in magnetnim poljem, medtem ko smer pretoka je odvisna od smeri relativnega gibanja. Dinamo uporablja ta osnovni postopek ("dinamo učinek"), pri čemer so vsi in vsi vodniki, trdi ali drugačni, tako prizadeti, vključno s plazmo ali drugimi tekočinami.

Zlasti sončni veter in magnetosfera sta dve električno prevodni tekočini s tako relativnim gibanjem in bi morali biti (načeloma) sposobni ustvarjati električne tokove z "dinamo delovanjem", pri tem pa energijo črpata tudi iz toka sončnega vetra. Postopek ovira dejstvo, da plazme enostavno vodijo vzdolž vodov magnetnega polja, vendar ne tako enostavno pravokotno nanje. Pomembno je torej, da se med poljskimi linijami sončnega vetra in magnetosfero vzpostavi začasna magnetna povezava s postopkom, znanim kot magnetna ponovna povezava. Najlažje se to zgodi z naklonom medplanetarnih poljskih linij proti jugu, ker se potem poljske črte severno od Zemlje približno ujemajo s smerjo poljskih linij blizu severnega magnetnega pola (in sicer: v Zemlja) in podobno blizu južnega magnetnega pola. Dejansko so aktivne polarne svetlobe (in z njimi povezane "nevihte") v takih časih veliko bolj verjetne. Tako nastali električni tokovi očitno dajejo polarnim elektronom svojo energijo. Magnetosferska plazma ima obilo elektronov: nekateri so magnetno ujeti, nekateri prebivajo v magnetnem repu, nekateri pa obstajajo v navzgor razširjenem ionosferi, ki se lahko (z manjšo gostoto) razprostira približno 25.000 in # 160 km okoli Zemlje.

Svetle polarne svetlobe so na splošno povezane z Birkelandskimi tokovi (Schield et al., 1969 [30] Zmuda in Armstrong, 1973 [31]), ki se na eni strani pola pretakajo v ionosfero, na drugi pa ven. Vmes se del toka neposredno poveže skozi ionosferski sloj E (125 & # 160km), preostali del ("regija 2") obide, spet zapusti skozi poljske črte bližje ekvatorju in se zapre skozi "delni obročni tok", ki ga prenaša magnetno ujeta plazma. Ionosfera je omski prevodnik, zato takšni tokovi zahtevajo pogonsko napetost, ki jo lahko dobavi nekateri dinamo mehanizem. Sonde z električnim poljem v orbiti nad polarno kapo kažejo na napetost okoli 40.000 voltov, ki se med intenzivnimi magnetnimi nevihtami dvigne na več kot 200.000 voltov.

Ionosferska odpornost ima zapleteno naravo in vodi do sekundarnega pretoka Hallovega toka. S čudnim fizičnim zasukom se magnetna motnja na tleh zaradi glavnega toka skoraj izniči, zato je večina opazovanega učinka polarnih svetlob posledica sekundarnega toka, polarnega električnega curka. Indeks polarnega elektrojetja (izmerjen v nanotesli) redno izhaja iz talnih podatkov in služi kot splošno merilo za polarno aktivnost.

Ohmični upor ni edina ovira za tok toka v tem vezju, vendar konvergenca linij magnetnega polja v bližini Zemlje ustvarja "zrcalni učinek", ki obrne nazaj večino navzdol tekočih elektronov (kjer tokovi tečejo navzgor), kar ovira tok nosilnost.Da bi to premagali, se del razpoložljive napetosti pojavi vzdolž poljske črte ("vzporedno s poljem") in pomaga elektronom premagati to oviro s širjenjem svežnja poti, ki dosežejo Zemljo, podoben "vzporedni potencial" pa se uporablja v "tandemski zrcalni" plazmi zadrževalne naprave. Značilnost takšne napetosti je, da je skoncentrirana v bližini Zemlje (potencialno sorazmeren z intenzivnostjo polja Persson, 1963 [32]), in dejansko, kot ugotavlja Evans (1974) in potrjujejo sateliti, se največ letalnega pospeška zgodi pod 10.000 in # 160 km . Drugi kazalnik vzporednih električnih polj vzdolž poljskih linij so žarki navzgor tekočih ionov O +, opaženi na linijah polarnega polja.

Zdi se, da nekateri ioni O + ("koniki") na različne načine pospešujejo tudi plazemski procesi, povezani z polarno sijo. Te ione pospešujejo plazemski valovi v smeri, ki so večinoma pravokotne na poljske črte. Zato začnejo pri lastnih "zrcalnih točkah" in lahko potujejo le navzgor. Ko to počnejo, "zrcalni učinek" spremeni njihove smeri gibanja, od pravokotne na črto do ležanja na stožcu okoli nje, ki se postopoma zoži.

Poleg tega polarni sij in z njim povezani tokovi proizvajajo močno radijsko oddajanje okoli 150 & # 160kHz, znano kot polarno sevanje kilometrov (AKR, odkrito leta 1972). Ionosferska absorpcija omogoča, da je AKR opazen samo iz vesolja.

Ti "vzporedni potenciali" pospešujejo elektrone do polarnih energij in se zdijo glavni vir polarnega sveta. Predlagani so bili tudi drugi mehanizmi, zlasti Alfvénovi valovi, valovni načini, ki vključujejo magnetno polje, ki ga je prvi opazil Hannes Alfvén (1942) in so bili opaženi v laboratoriju in v vesolju. Vprašanje je, ali so ti valovi morda le drugačen način gledanja na zgornji postopek, ker ta pristop ne opozarja na drugačen vir energije, številne pojave v plazmi pa lahko opišemo tudi z Alfvénovimi valovi.

Wikinews ima povezane novice: Polarna svetlost, ki jo povzročajo električni vesoljski tornadi

Tudi drugi procesi so vključeni v polarno sijo in še veliko se je treba naučiti. Zdi se, da imajo polarni elektroni, ki jih ustvarjajo velike geomagnetne nevihte, pogosto energijo pod 1 keV in se ustavijo višje, blizu 200 in # 160 km. Tako nizke energije vzbujajo predvsem rdečo črto kisika, tako da so pogosto takšne polarne svetlobe rdeče. Po drugi strani pa pozitivni ioni v tem času dosežejo tudi ionosfero z energijo 20–30 keV, kar kaže na to, da bi lahko bili »preliv« vzdolž linij magnetnega polja obilnih ionov »obročnega toka«, ki se v takih časih pospešijo s procesi od zgoraj opisanih.


Kaj & aposs Razlika med severno in južno lučjo?

Najprej preidimo naravnost na bistvo. Razen geografske lege, med Severnimi in Južnimi lučmi res ni razlike. Oba se odvijata nad polarnimi regijami in sta v bistvu isti pojav. Čeprav, če vidite katerega od prikazov, ste priča isti stvari, obstajajo razlogi, da je severni sij veliko bolj priljubljen in ga je veliko lažje videti.

Glede na to sta Nikolai & # xD8stgaard in Karl Magnus Laundal, oba z univerze v Bergnu na Norveškem, poročala v reviji Narava to & # x201C. poročamo o opažanjih, ki očitno nasprotujejo običajni predpostavki o simetrični polarni siji: intenzivne lise vidimo ob zori na severni poletni polobli in v mraku na južni zimski polobli & # x201D, pišejo. & # x201CAsimetrija se razlaga v smislu medhemisfernih tokov, povezanih z letnimi časi, ki so bili predvideni, vendar doslej še niso bili opaženi. & # x201D Njihovo poročilo je temeljilo na opazovanjih novih globalnih slikovnih kamer na vsakem polu. Avtorji predlagajo, da ta asimetrija potrjuje obstoj medhemisfernih tokov, usmerjenih v pol, povezanih z letnimi časi. To je sicer napovedovalo nekaj znanstvenikov, vendar še nikoli prej. Kljub temu to ne bo nekaj, kar bi lahko opazilo tudi vas ali mene, obe Aurori pa povzroča isti naravni pojav.

Okoli severne Arktike se Kanada, Aljaska, Grenlandija, Norveška, Rusija in nekaj drugih krajev razprostirajo visoko v polarni krog, kjer je Aurora najbolj aktivna. Zaradi tega je veliko krajev, kamor si lahko ogledate luči. Obstaja veliko naselij, ki se nahajajo dovolj daleč na severu, da lahko ljudje redno obiščejo Auroro Borealis. Vendar je na južni polobli povsem druga zgodba. Antarktika je obdana z odprto vodo, kopenskih mas je zelo malo, naseljenih območij pa še manj. Zaradi tega je pogled na Auroro Australis veliko težji.

Ko pogledate po spletu, lahko najdete veliko člankov in slik severne luči, medtem ko je južna luč veliko manj objavljena v tisku. Najboljša stava za ogled Aurore na jugu je, da skočite na križarko in se spustite, kolikor vas bodo pripeljali. Kljub temu lahko luči vidite na krajih, kot so Nova Zelandija, Argentina in Falklandski otoki. Toda bolj pogosto kot ne, če si ljudje želijo ogledati Auroro, se nagibajo proti severu.


Poglej si posnetek: Lava u čaši (Oktober 2022).