|
Пурпурное полярное сияние над Японией
|
|
|
|
Гражданские ученые в Японии помогли исследователям выяснить, почему в мае 2024 года полярное сияние над страной было окрашено в пурпурный цвет. Эти усилия по расширению исследований за пределы академий и лабораторий имеют более серьезные последствия для человечества, чем объяснение красивых огней.
|
|
|
|
Во всем мире историческая геомагнитная буря, произошедшая в конце весны 2024 года, вдохновила миллионы людей, не являющихся учеными, по всему миру - многие из них вооружились высокочувствительными камерами смартфонов — сделать фантастическое, беспрецедентное количество снимков полярного сияния, которое она вызвала.
|
|
|
|
В Японии это широко распространенное использование того, что сейчас является довольно продвинутой технологией получения изображений (даже если она есть у каждого в кармане), оказалось огромным подспорьем для физиков-атмосферников и других ученых, специализирующихся на "космической погоде". Это позволило им выяснить, почему на этот раз северное сияние над Японией было загадочного пурпурного цвета, а не типичного красного, который наблюдается, когда полярные сияния видны над этой страной.
|
|
|
|
Исследователи описывают как свои выводы, так и то, что может стать моделью для организации будущих научных исследований в области гражданского общества, в журнале Scientific Reports от 28 октября.
|
|
|
|
|
|
|
В начале мая этого года в атмосфере Земли произошла одна из самых экстремальных геомагнитных бурь за всю историю регистрации подобных событий. Этот грандиозный "шторм" в космосе, состоящий из ионизированных частиц, является причиной северного сияния в северном полушарии и южного полярного сияния в Южном полушарии.
|
|
|
|
Однако на этот раз шторм был настолько сильным — девятый по силе шторм за 110-летнюю историю японской магнитной обсерватории Какиока, одной из старейших геомагнитных станций в мире, — что полярное сияние можно было сфотографировать на гораздо более низких широтах, чем обычно.
|
|
|
|
В Японии исследователи космической погоды воспользовались тем, что обычные люди фотографировали полярное сияние на свои смартфоны, чтобы организовать одно из самых масштабных гражданских научных наблюдений в мире, несмотря на то, что это страна с низкими широтами, где полярное сияние было несколько слабее, чем в таких местах, как Канада или Северная Европа.
|
|
|
|
Различные цвета полярного сияния обусловлены излучением света различными атомами и молекулами в атмосфере, когда они подвергаются бомбардировке частицами из космоса. Яркий зеленый оттенок, который можно увидеть на многих фотографиях полярного сияния, обусловлен наличием атомарного кислорода (отдельных атомов кислорода, а не молекулярного кислорода или двух атомов кислорода, связанных вместе) на более низких высотах в атмосфере, которые видны людям. (Человеческий глаз также очень чувствителен к этому цвету). На еще более низких высотах, где атомарный кислород встречается реже, синий цвет более заметен, и это объясняется большим присутствием азота.
|
|
|
|
Однако на самых больших высотах в атмосфере концентрация атомов любого вида ниже. Меньшее количество столкновений приводит к тому, что люди воспринимают возбужденные атомы кислорода как красный цвет. Вот почему верхние части полярных сияний могут казаться зелеными, переходящими в алый оттенок.
|
|
|
|
В низких широтах, как в Японии, обычно вообще нет зеленого цвета, только красный, потому что над горизонтом видна только верхняя часть полярного сияния.
|
|
|
|
"Однако на этот раз, как ни странно, снимки показали очень четкий и доминирующий пурпурный оттенок полярного сияния над Японией, а не красный", - сказал Рюхо Катаока, ведущий автор исследования и специалист по экстремальной космической погоде.
|
|
|
|
Чтобы разгадать тайну, исследователи быстро обратились к социальным сетям, чтобы побудить людей наблюдать полярные сияния и сообщать о них, а также ввести данные в анкету, в которой задавались вопросы о местах наблюдения, времени, углах возвышения и других деталях, что позволило исследователям проанализировать характеристики полярных сияний с беспрецедентной детализацией.
|
|
|
|
Результатом этих усилий стали впечатляющие 775 заявок от местных жителей, которые исследователи затем объединили со спутниковыми наблюдениями и передовыми методами моделирования, чтобы изучить условия, которые привели к появлению пурпурного полярного сияния.
|
|
|
|
Данные о высотах, полученные от этих гражданских ученых, оказались особенно полезными. Исследователи использовали углы возвышения для расчета положения полярного сияния с течением времени и обнаружили, что оно часто находится на неожиданно большой высоте — примерно в 1000 км над уровнем моря, - что, таким образом, должно вызывать появление красного цвета. Но, вдобавок ко всему, время года означало, что атмосфера была более "разогретой" перед полярным сиянием, что, в свою очередь, вызывало выброс ионизированного молекулярного азота — того, что обычно отвечает за голубой оттенок.
|
|
|
|
"Синий в сочетании с красным позволяет нам видеть пурпурный цвет", - добавил профессор Катаока. "И пурпурный цвет стал еще более заметным и ярким из-за высокой солнечной активности, хотя, по иронии судьбы, предварительный нагрев также мог бы уменьшить максимальную яркость полярного сияния".
|
|
|
|
Лучшее понимание магнитных бурь выходит за рамки объяснения того, почему люди видят красивые цвета полярных сияний; эти бури могут оказывать глубокое негативное воздействие на работу спутников, систем GPS, электросетей и даже на безопасность пассажиров и экипажей на борту высотных самолетов.
|
|
|
|
Таким образом, в преддверии следующей магнитной бури исследователи хотят применить еще более скоординированный подход к гражданской науке и распространить свои усилия на другие регионы. Это конкретное исследование проводилось в Японии и использовалось только на японском языке, что является своего рода доказательством концепции.
|
|
|
|
Но, используя автоматический перевод своих анкет и сообщений в социальных сетях на местные языки по всему миру, исследователи считают, что они смогут повторить эти усилия в глобальном масштабе, с конечной целью анализа различных фаз магнитных бурь, чтобы лучше защитить человечество от опасностей, связанных с экстремальной космической погодой.
|
|
|
|
Источник
|
