Steve ressemble et agit comme une aurore, mais ce n’est pas une aurore • Earth.com

Les aurores fascinantes, avec leurs rideaux verts, rouges et violets vibrants, captivent depuis longtemps les observateurs du ciel nocturne. Cependant, l’apparition récente d’étranges phénomènes ressemblant à des aurores boréales – les stries blanc-violet connues sous le nom de « Steve » et celles qui les accompagnent souvent… Vert brillant « Picket Fence » a suscité l’intérêt des scientifiques et des observateurs du ciel.

Identifié pour la première fois en 2018 comme une variante de l’aurore la plus célèbre, Steve, du nom d’un personnage d’un film pour enfants de 2006, le phénomène des palissades était initialement considéré comme le produit des mêmes processus physiques que l’aurore. Cependant, cette hypothèse laisse de nombreuses questions sans réponse sur les origines de leurs émissions lumineuses uniques.

Un nouveau mécanisme génère des fusées éclairantes

Entre Claire Gaskey, une étudiante diplômée prometteuse en physique à l’Université de Université de Californie, Berkeley. Gaske a proposé une explication intéressante à ces phénomènes, en proposant un mécanisme physique bien différent de celui responsable des aurores conventionnelles.

« Cela bouleverserait notre modèle de ce qui crée la lumière et l’énergie dans les aurores dans certains cas », a déclaré Gaskey. « C’est vraiment cool, et c’est actuellement l’un des plus grands mystères de la physique spatiale. »

En coopération avec le Laboratoire des Sciences Spatiales (SSL) A Berkeley, Gaske réclame un NASA Une mission de lancement d’une fusée sur les aurores boréales pour valider son hypothèse. Cette recherche coïncide avec l’entrée du Soleil dans une phase plus active de son cycle de 11 ans, ce qui en fait un moment opportun pour étudier des événements rares comme Steve et la palissade.

Distinguer « Steve » de l’aurore commune

Les recherches de Gaskey se concentrent sur le comportement étrange des champs électriques dans la haute atmosphère. Cela suggère que ces champs, parallèles au champ magnétique terrestre, peuvent produire le spectre de couleurs observé dans le phénomène des palissades.

Cette hypothèse remet en question les modèles actuels de lumière aurorale et de génération d’énergie et a des implications importantes pour notre compréhension de l’interaction entre la magnétosphère terrestre et l’ionosphère.

Les aurores boréales sont causées par le vent solaire qui dynamise les particules de la magnétosphère terrestre, provoquant l’émission de fréquences de lumière spécifiques par les molécules d’oxygène et d’azote de la haute atmosphère.

Cependant, STEVE montre une large gamme de fréquences centrées autour du magenta ou du violet, sans la lumière bleue typique des interactions de particules plus énergétiques dans les aurores. Il est intéressant de noter que Steve et la palissade se trouvent à des latitudes plus basses que les aurores typiques, peut-être même près de l’équateur.

Des champs électriques parallèles sont en jeu

Les recherches de Gaskey postulent que les émissions de la « palissade » sont générées par des champs électriques à basse altitude parallèles au champ magnétique terrestre. En utilisant un modèle physique largement accepté de l’ionosphère, elle a démontré qu’un champ électrique parallèle d’environ 100 millivolts par mètre à une altitude d’environ 110 km peut accélérer les électrons.

Cette accélération est suffisante pour activer les atomes d’oxygène et d’azote, conduisant à l’émission de gaz Spectre lumineux Observé dans la rémanence de « Picket Fence » et « Steve’s ». Elle a également identifié des conditions uniques dans cette région, telles qu’une faible densité de plasma et une présence accrue d’atomes neutres d’oxygène et d’azote. Ceux-ci peuvent agir comme un isolant, empêchant le champ électrique de provoquer un court-circuit.

« Si vous regardez la portée de la palissade, elle est beaucoup plus verte que ce à quoi vous vous attendriez. Il n’y a pas de couleur bleue provenant de l’ionisation de l’azote », a déclaré Gaskey. « Ce que cela nous dit, c’est qu’il n’y a qu’une gamme d’énergie spécifique de « Cela ne peut pas provenir de l’espace dans l’atmosphère, car ces particules ont trop d’énergie. »

Au lieu de cela, a-t-elle déclaré, « la lumière émise par la palissade est générée par des particules qui doivent être alimentées dans l’espace par un champ électrique parallèle, un mécanisme très différent de celui des aurores que nous avons étudiées ou connues. » avant. »

Rechercher Steve avec des missiles

Brian Hardingphysicien de recherche adjoint à SSL et co-auteur de l’article de Gaskey, souligne l’importance de cette découverte.

« La chose vraiment intéressante à propos de l’article de Clare est que nous savons depuis quelques années que le spectre de Steve nous indique qu’il se passe une physique très étrange. Nous ne savions pas de quoi il s’agissait », a déclaré Brian. « Les recherches de Clare ont montré que les champs électriques parallèles sont capables d’expliquer cet étrange spectre.

L’équipe propose de lancer des fusées depuis l’Alaska pour mesurer les champs électriques et magnétiques au sein de ces phénomènes, dans le but de vérifier la validité de leurs hypothèses. Cette initiative s’inscrit dans le cadre de l’accès à faible coût de la NASA à l’espace (LCAS) Il devrait approfondir notre compréhension de la chimie et de la physique de la haute atmosphère. Dans un premier temps, la cible sera ce que l’on appelle une aurore améliorée, qui est une aurore ordinaire contenant des émissions de type « Steve » et « piquet de clôture ».

« L’aurore renforcée est essentiellement cette couche lumineuse incluse dans l’aurore normale. Les couleurs sont similaires à celles de la palissade dans la mesure où il n’y a pas autant de bleu, il y a plus de vert provenant de l’oxygène et de rouge de l’azote. L’hypothèse est que celles-ci proviennent également de  » Le cheminement des champs électriques parallèles, mais ils sont beaucoup plus courants que les palissades.

Le plan n’est pas seulement de « faire voler une fusée à travers cette couche améliorée pour mesurer ces champs électriques parallèles pour la première fois », a-t-elle déclaré, mais également d’envoyer une deuxième fusée pour mesurer les molécules à des altitudes plus élevées, « afin de différencier les conditions ».  »  » L’une de celles qui provoquent les aurores.  » Finalement, elle espère obtenir une fusée qui volera directement à travers Steve et la palissade.

La curiosité motive cette recherche de l’aurore, Steve.

Gaskey attribue son succès à la collaboration avec des experts qui étudient différentes couches de l’atmosphère, notamment la mésosphère et la stratosphère. Cette approche multidisciplinaire a permis des progrès significatifs dans la compréhension de la différence entre l’aurore et STEVE.

Harding, Gaske et leurs collègues ont soumis une proposition à la NASA pour lancer une campagne de fusées cet automne, en attendant une réponse sur sa sélection au premier semestre 2024. Gaske et Harding considèrent l’expérience comme une étape cruciale vers la compréhension de la chimie et de la physique de la planète. La haute atmosphère, l’ionosphère et la magnétosphère terrestre.

« Il est juste de dire qu’il y aura de nombreuses études à l’avenir sur la façon dont ces champs électriques sont arrivés, quelles ondes y sont ou non associées, et ce que cela signifie pour le transfert d’énergie plus important entre l’atmosphère terrestre et l’espace. « , a déclaré Harding. « Nous ne le savons vraiment pas. L’article de Clare est la première étape vers cette compréhension.

L’équipe attend avec impatience la décision de la NASA concernant son projet de campagne de fusées, attendue au premier semestre 2024.

Bref, les recherches menées par Claire Gaske représentent une avancée charnière dans la physique spatiale. Gaskey a souligné la nature insaisissable de « Steve » et de la « clôture » ​​comme quelque chose d’autre que les aurores boréales. À mesure que le cycle solaire progresse, ces résultats promettent non seulement de percer les mystères de ces phénomènes, mais également d’améliorer notre compréhension plus large de l’interaction dynamique entre la Terre et l’espace.

En savoir plus sur les aurores boréales

Les aurores boréales, communément appelées aurores boréales et australes, constituent un spectacle de lumière naturelle fascinant dans le ciel polaire de la Terre. Cela se produit en raison de la merveilleuse interaction entre l’atmosphère terrestre et le vent solaire.

Comme indiqué en détail ci-dessus, les scientifiques pensent que STEVE et la palissade sont causés par les mêmes processus physiques que les aurores boréales. Cependant, cette croyance a laissé de nombreuses questions sans réponse sur les origines de leurs émissions lumineuses uniques.

Origine : connexion solaire

Le Soleil, source d’énergie et de particules, émet en permanence des vents solaires, qui sont des flux de particules chargées. Lors de leur voyage vers la Terre, ces particules rencontrent le champ magnétique terrestre, qui joue un rôle crucial dans la formation des aurores.

Lorsqu’il atteint la Terre, le vent solaire est affecté par son champ magnétique. Le champ magnétique terrestre, s’étendant dans l’espace, agit comme un bouclier et dirige ces particules vers les pôles. Ici, les lignes de champ magnétique guident ces particules chargées vers la haute atmosphère terrestre.

Affiche le drapeau de Steve et les aurores boréales

Le phénomène fondamental des aurores se produit lorsque ces particules chargées, en particulier des électrons, entrent en collision avec des gaz tels que l’oxygène et l’azote présents dans l’atmosphère terrestre. Cette collision transfère de l’énergie aux molécules de gaz, les excite et les amène à émettre de la lumière, ce qui est l’essence même des manifestations aurorales.

Les couleurs spécifiques de l’aurore et de STEVE, qui vont du vert et rouge au bleu et violet, dépendent du type de gaz impliqué et de la hauteur de ces interactions.

L’activité solaire affecte grandement l’intensité et la fréquence des aurores boréales. Pendant le maximum solaire, l’augmentation des éruptions solaires et des éjections de masse coronale entraîne des aurores plus intenses et plus fréquentes. À l’inverse, le minimum solaire entraîne une diminution de l’activité aurorale.

Importance culturelle et historique

En plus de leur splendeur visuelle, les aurores fournissent des informations précieuses sur la dynamique de la magnétosphère terrestre et son interaction avec le rayonnement solaire. L’étude des aurores contribue à notre compréhension de la manière dont le champ magnétique terrestre nous protège des émissions solaires nocives.

Les aurores boréales occupent une place particulière dans diverses cultures, inspirant des mythes et du folklore. Qu’elles soient les boucliers des valkyries dans la mythologie nordique ou la représentation des esprits ancestraux dans les croyances autochtones, les aurores boréales ont été une source d’émerveillement et d’inspiration tout au long de l’histoire.

Bref, les aurores boréales, d’une beauté époustouflante, sont bien plus qu’un simple spectacle visuel. Il s’agit d’une interaction dynamique entre le vent solaire et le champ magnétique de notre planète, qui donne un aperçu du bouclier protecteur de la Terre et continue de fasciner les gens à travers les cultures et les générations.

L’étude complète est publiée dans la revue Lettres de recherche géophysique.

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