A fascinante aurora, com suas vibrantes cortinas verdes, vermelhas e roxas, há muito tempo cativa os observadores do céu noturno. No entanto, o recente aparecimento de estranhos fenómenos semelhantes a auroras – as faixas branco-violeta conhecidas como “Steve” e as suas frequentemente acompanhantes… Verde brilhante “Picket Fence” – despertou o interesse de cientistas e observadores do céu.

Identificado pela primeira vez em 2018 como uma variante da aurora mais famosa, Steve, em homenagem a um personagem de um filme infantil de 2006, o fenômeno das cercas foi inicialmente considerado um produto dos mesmos processos físicos da aurora. No entanto, esta suposição deixou muitas questões sem resposta sobre as suas origens únicas. Emissões incandescentes.

Um novo mecanismo gera explosões no céu

Entra Claire Gaskey, uma promissora estudante de pós-graduação em física na Universidade de Universidade da California, Berkeley. Gaske propôs uma explicação interessante para estes fenómenos, propondo um mecanismo físico bastante diferente daquele responsável pelas auroras convencionais.

“Em alguns casos, isto mudaria o nosso modelo do que cria a luz e a energia na aurora”, disse Gaskey. “É muito legal e é um dos maiores mistérios da física espacial no momento.”

Em cooperação com o Laboratório de Ciências Espaciais (SSL) Em Berkeley, Gaske pede uma NASA Uma missão para lançar um foguete na aurora boreal para validar sua hipótese. Esta investigação coincide com a entrada do Sol numa fase mais ativa do seu ciclo de 11 anos, tornando este um momento oportuno para estudar eventos raros como Steve e a cerca de estacas.

Distinguindo “Steve” da aurora comum

A pesquisa de Gaskey concentra-se no estranho comportamento dos campos elétricos na alta atmosfera. Isso sugere que esses campos, paralelos ao campo magnético da Terra, podem produzir o espectro de cores observado no fenômeno das cercas de estacas.

Esta hipótese desafia os modelos atuais de luz auroral e geração de energia e tem implicações importantes para a nossa compreensão da interação entre a magnetosfera da Terra e a ionosfera.

As auroras comuns são causadas pelo vento solar que energiza partículas na magnetosfera da Terra, fazendo com que as moléculas de oxigênio e nitrogênio na alta atmosfera emitam frequências específicas de luz.

No entanto, STEVE mostra uma ampla gama de frequências centradas em magenta ou violeta, sem a luz azul típica das interações de partículas mais energéticas na aurora. Curiosamente, Steve e a cerca ocorrem em latitudes mais baixas do que a aurora típica, talvez até perto do equador.

Campos elétricos paralelos estão em jogo

A pesquisa de Gaskey postula que as emissões da “cerca de estacas” são geradas por campos elétricos em baixas altitudes paralelas ao campo magnético da Terra. Usando um modelo físico da ionosfera amplamente aceito, ela demonstrou que um campo elétrico paralelo de cerca de 100 milivolts por metro a uma altitude de cerca de 110 km pode acelerar elétrons.

Essa aceleração é suficiente para ativar os átomos de oxigênio e nitrogênio, levando à emissão de gás Espectro de luz Observado no brilho residual de “Picket Fence” e “Steve’s”. Também identificou condições únicas nesta região, como baixa densidade plasmática e aumento da presença de átomos neutros de oxigênio e nitrogênio. Estes podem atuar como isolantes, evitando que o campo elétrico cause um curto-circuito.

“Se você olhar para o alcance da cerca, é muito mais verde do que você esperaria. Não há cor azul proveniente da ionização de nitrogênio, “disse Gaskey. “O que isso nos diz é que existe apenas uma faixa de energia específica de elétrons que podem criar essas cores.” “Não pode vir do espaço para a atmosfera, porque essas partículas têm muita energia.”

Em vez disso, ela disse: “A luz emitida pela cerca de estacas é gerada por partículas que devem ser energizadas no espaço por um campo elétrico paralelo, um mecanismo muito diferente de qualquer aurora que estudamos ou conhecemos”. antes.”

Procure por Steve com mísseis

Brian Hardingfísico pesquisador assistente da SSL e coautor do artigo de Gaskey, destaca a importância desta descoberta.

“O que é realmente interessante sobre o artigo de Clare é que já sabemos há alguns anos que o espectro de Steve nos diz que há alguma física muito estranha acontecendo. Não sabíamos o que era”, disse Brian. “A pesquisa de Clare mostrou que campos elétricos paralelos são capazes de explicar esse espectro estranho.”

A equipe propõe o lançamento de foguetes do Alasca para medir os campos elétricos e magnéticos desses fenômenos, com o objetivo de verificar a validade de suas hipóteses. Este esforço está alinhado com o acesso de baixo custo ao espaço da NASA (LCAS) Espera-se que aprofunde a nossa compreensão da química e da física da alta atmosfera. Inicialmente, o alvo será o que é conhecido como uma aurora melhorada, que é uma aurora regular contendo emissões do tipo “Steve” e “cerca de estacas”.

“A aurora aprimorada é basicamente essa camada brilhante incluída na aurora normal. As cores são semelhantes às da cerca de estacas, pois não há tanto azul, há mais verde do oxigênio e vermelho do nitrogênio. O caminho dos campos elétricos paralelos, mas eles são muito mais comuns do que cercas de estacas.”

O plano não é apenas “voar um foguete através dessa camada aprimorada para realmente medir esses campos elétricos paralelos pela primeira vez”, disse ela, mas também enviar um segundo foguete para medir moléculas em altitudes mais elevadas, “para diferenciar as condições. ” “Um dos que causam aurora.” Eventualmente, ela espera conseguir um foguete que voe diretamente através de Steve e da cerca.

A curiosidade impulsiona essa busca pela aurora, Steve.

Gaskey atribui seu sucesso à colaboração com especialistas que estudam diferentes camadas da atmosfera, incluindo a mesosfera e a estratosfera. Esta abordagem multidisciplinar permitiu progressos significativos na compreensão da diferença entre a aurora e o STEVE.

Harding, Gaske e seus colegas apresentaram uma proposta à NASA para lançar uma campanha de foguetes neste outono, antecipando uma resposta sobre sua seleção no primeiro semestre de 2024. Gaske e Harding veem o experimento como um passo crucial para a compreensão da química e da física do o planeta. A alta atmosfera, a ionosfera e a magnetosfera da Terra.

“É justo dizer que haverá muitos estudos no futuro sobre como esses campos elétricos chegaram lá, quais ondas estão ou não associadas a eles e o que isso significa para a maior transferência de energia entre a atmosfera da Terra e o espaço, ”Harding disse. “Realmente não sabemos. O artigo de Clare é o primeiro passo nesse entendimento.

A equipe aguarda ansiosamente a decisão da NASA sobre a proposta de campanha de foguetes, prevista para o primeiro semestre de 2024.

Em suma, a investigação liderada por Claire Gaske representa um avanço fundamental na física espacial. Gaskey destacou a natureza indescritível de “Steve” e da “cerca de estacas” como algo diferente da aurora boreal. À medida que o ciclo solar avança, estes resultados prometem não só desvendar os mistérios destes fenómenos, mas também melhorar a nossa compreensão mais ampla da interação dinâmica entre a Terra e o espaço.

Mais sobre a aurora boreal

A Aurora Boreal, comumente conhecida como Luzes do Norte e do Sul, representa um fascinante show de luz natural no céu polar da Terra. Isso ocorre devido à maravilhosa interação entre a atmosfera da Terra e o vento solar.

Conforme discutido em detalhes acima, os cientistas acreditam que STEVE e a cerca são causados ​​pelos mesmos processos físicos que a aurora. No entanto, esta crença deixou muitas questões sem resposta sobre as origens das suas emissões brilhantes únicas.

Origem: conexão solar

O Sol, fonte de energia e partículas, emite constantemente ventos solares, que são fluxos de partículas carregadas. Durante a sua viagem em direção à Terra, estas partículas encontram o campo magnético terrestre, que desempenha um papel crucial na formação da aurora.

Quando chega à Terra, o vento solar é afetado pelo seu campo magnético. O campo magnético da Terra, estendendo-se pelo espaço, atua como um escudo e direciona essas partículas para os pólos. Aqui, as linhas do campo magnético guiam essas partículas carregadas para a atmosfera superior da Terra.

Exibe a bandeira de Steve e a aurora boreal

O fenômeno básico das auroras ocorre quando essas partículas carregadas, especialmente os elétrons, colidem com gases como oxigênio e nitrogênio na atmosfera terrestre. Esta colisão transfere energia para as moléculas de gás, excitando-as e fazendo-as emitir luz, que é a essência das exibições aurorais.

As cores específicas da aurora e do STEVE, que vão do verde e vermelho ao azul e violeta, dependem do tipo de gás envolvido e da altura dessas interações.

A atividade solar afeta muito a intensidade e a frequência da aurora boreal. Durante o máximo solar, o aumento das erupções solares e ejeções de massa coronal resultam em auroras mais intensas e frequentes. Por outro lado, o mínimo solar resulta na diminuição da atividade auroral.

Importância cultural e histórica

Além do seu esplendor visual, as auroras fornecem informações valiosas sobre a dinâmica da magnetosfera da Terra e a sua interação com a radiação solar. Estudar a aurora contribui para a nossa compreensão de como o campo magnético da Terra nos protege das emissões solares prejudiciais.

A aurora boreal ocupou um lugar especial em várias culturas, inspirando mitos e folclore. De escudos de valquírias na mitologia nórdica a representação de espíritos ancestrais nas crenças indígenas, as auroras boreais têm sido uma fonte de admiração e inspiração ao longo da história.

Em suma, a aurora boreal, com a sua beleza estonteante, é mais do que um simples espetáculo visual. É uma interação dinâmica entre o vento solar e o campo magnético do nosso planeta, fornecendo informações sobre o escudo protetor da Terra e continuando a fascinar as pessoas de todas as culturas e gerações.

O estudo completo está publicado na revista Cartas de Pesquisa Geofísica.

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