Неполярное сияние: любители помогли учёным понять природу загадочного свечения

Необычное явление заметили фотографы-любители.

Фото Krista Trinder.

"Стив" похож на классическое полярное сияние, но отличается от него в деталях.

Фото Megan Hoffman.

Информация со спутников помогла выяснить природу свечения.

Фото Megan Hoffman.

Сияние оказалось "визуальным сопровождением" эффекта, известного с 1970-х годов.

Фото Megan Hoffman.

Учёные объяснили природу свечения, напоминающего полярное сияние, открытого фотографами-любителями три года назад. О достижении рассказывает научная статья, опубликованная в журнале Science Advances.

Необычное явление было замечено в 2015 году участником проекта "Авроразавр" (Aurorasaurus). Этот проект, возглавляемый Элизабет Макдональд (Elizabeth MacDonald) из НАСА, в реальном времени собирает данные о полярных сияниях, включая любительские фотографии. Сайт оповещает пользователей, где прямо сейчас можно насладиться в буквальном смысле неземной красотой. Участники "Авроразавра" – волонтёры, зачастую не имеющие специального образования, то есть проект относится к гражданской науке.

"Стив" похож на классическое полярное сияние, но отличается от него в деталях.
"Стив" похож на классическое полярное сияние, но отличается от него в деталях.
Фото Megan Hoffman.

За год пользователи сообщили о тридцати случаях примечательного свечения. Новое явление нужно было как-то назвать, и пользователи дали ему мужское имя "Стив" (Steve). Неискушённый свидетель принял бы его за полярное сияние. Но тем, кто видит не первый и даже не десятый "небесный огонь" в жизни, различия бросаются в глаза.

Полярное сияние имеет форму овала, а "Стив" – это лента, имеющая начало и конец. Цвета обычного сияния – в основном зелёный, синий и красный, а "Стив" фиолетовый с зелёной подвижной границей. Полярное сияние продолжается несколько часов, а "Стив" – от двадцати минут до часа.

Заинтересовавшиеся явлением профессионалы подключили к исследованию "тяжёлую артиллерию". Специальные камеры класса "всё небо" запечатлели загадочное сияние. Спутники Swarm зафиксировали состояние магнитосферы Земли в момент космической иллюминации.

Информация со спутников помогла выяснить природу свечения.
Информация со спутников помогла выяснить природу свечения.
Фото Megan Hoffman.

"Это световое шоу, которое мы можем наблюдать за тысячи километров от Земли, – объясняет Макдональд. – Оно соответствует чему-то, происходящему в космосе. Сбор большего количества данных о "Стиве" поможет нам лучше понять его поведение и его влияние на космическую погоду".

Выяснилось, что "Стив" и классическое полярное сияние – это, что называется, два сапога пара. Оба явления вызываются выбросами корональной массы, приходящими от Солнца. Эти облака плазмы возмущают магнитное поле Земли (это и есть знаменитая магнитная буря). Пробив "магнитный щит", частицы проникают необычайно глубоко в атмосферу. Сталкиваясь с атомами воздуха, они передают им энергию и заставляют их светиться.

Дьявол, как обычно, кроется в деталях. Два явления различаются тем, какие именно линии магнитного поля "прорывают" заряженные частицы. Поэтому "Стив" наблюдается и в средних широтах, куда классические сияния заглядывают крайне редко. Для него не в новинку не только широта Москвы, но и широта Краснодара.

Сюрпризом оказался тот факт, что, когда фотографы на Земле любуются "Стивом", в магнитосфере наблюдается так называемый субавроральный дрейф ионов (поток энергичных заряженных частиц). Благодаря спутниковым измерениям это явление известно с 1970-х годов, но до сих пор никто не предполагал, что оно сопровождается свечением, которое видно с Земли невооружённым глазом.

Сияние оказалось "визуальным сопровождением" эффекта, известного с 1970-х годов.
Сияние оказалось "визуальным сопровождением" эффекта, известного с 1970-х годов.
Фото Megan Hoffman.

Интересно также, что "Стив" появляется во время классических полярных сияний, только на более низких широтах. Возможно, это явление станет ключом к пониманию явлений в так называемой субавроральной зоне. Это область магнитосферы, граничащая с зоной классических полярных сияний (авроральной зоной) со стороны низких широт. Процессы, происходящие там во время магнитных бурь и связанных с ними полярных сияний, пока ещё недостаточно изучены.

Разобравшись в явлении, учёные решили оставить ему весёлое мужское имя и назвали его сильным повышением скорости тепловой эмиссии, по-английски strong thermal emission velocity enhancement, что даёт аббревиатуру STEVE.

Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о других проектах гражданской науки. Не имея специального образования и не вставая из-за любимого компьютера, можно, например, помочь астрономам в исследовании рельефа Марса, а генетикам – в поиске тайн долголетия. А ещё бывает, что фотография астронома-любителя доставляет много радости профессионалам.