پرده‌های رنگارنگ نور در آسمان به نورهای شمالی و جنوبی یا شفق‌های قطبی معروف هستند. با این حال، رگه های مرموز ارغوانی و سفید به نام استیو و یک “حصار پیکت” سبز درخشان وجود دارد که حتی مرموزتر است.
استیو که در سال ۲۰۱۸ متمایز از شفق‌های قطبی معمولی کشف شد، نامی کودکانه که به پرچینی در یک فیلم کودکانه در سال ۲۰۰۶ اشاره می‌کند. با این حال، دانشمندان در مورد چگونگی وقوع این پدیده درخشان متحیر بودند.
تجزیه و تحلیل عکس های شهروند دانشمند از یک رویداد STEVE در سال ۲۰۱۸ نشان می دهد که انتشار نور بنفش و سبز در ارتفاعات مختلف اما در امتداد خطوط میدان مغناطیسی یکسان رخ می دهد.
Claire Gasque، دانشجوی فارغ التحصیل فیزیک در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، توضیح فیزیکی متفاوتی را برای این پدیده ها در مقایسه با فرآیندهای پشت شفق های شناخته شده ارائه کرده است.
او با محققان آزمایشگاه علوم فضایی (SSL) در محوطه دانشگاه همکاری کرد و برای آزمایش نظریه خود، پرتاب موشکی به هسته شفق قطبی را پیشنهاد کرد.
ویژگی های شفق های قطبی رایج در مقابل پدیده حصار استیو و پیکت
این پدیده‌های درخشان، مانند استیو و حصار پیکت، با ورود خورشید به فاز فعال چرخه ۱۱ ساله‌اش رایج‌تر می‌شوند. نوامبر ماه خوبی برای مشاهده استیو در عرض های جغرافیایی شمالی بود. از آنجایی که این رویدادها توسط طوفان های خورشیدی و پرتاب جرم تاجی ایجاد می شوند، نزدیک شدن حداکثری زمین به خورشید زمان ایده آلی برای مطالعه اتفاقات نادری مانند استیو و حصار پیکت است.
گاسک در مقاله‌ای که اخیراً در مجله Geophysical Research Letters منتشر شده است، فیزیک حصار پیکت را توضیح داد. او نتایج را در ۱۴ دسامبر در نشست اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا در سانفرانسیسکو ارائه خواهد کرد.
گاسک محاسبه کرد که در ناحیه بالای جوی دورتر از جایی که شفق های قطبی شکل می گیرند، میدان های الکتریکی موازی با میدان مغناطیسی زمین می توانند طیف رنگی حصار پیکت را ایجاد کنند. اگر درست باشد، این فرآیند منحصر به فرد پیامدهایی برای چگونگی درک فیزیکدانان از جریان انرژی بین مگنتوسفر زمین (که زمین را در برابر باد خورشیدی محافظت می کند) و یونوسفر در لبه فضا دارد.
گسک گفت: «این در برخی موارد مدل‌های ما را از آنچه در شفق قطبی نور و انرژی تولید می‌کند، تغییر می‌دهد.
برایان هاردینگ، یکی از نویسندگان و دستیار فیزیکدان تحقیقاتی SSL، در مورد فیزیک عجیب طیف استیو اظهار نظر کرد. او اشاره کرد که مقاله گاسک نشان داد که میدان های الکتریکی موازی می توانند این طیف غیرعادی را توضیح دهند.
اگرچه مقاله یک پروژه جانبی بود. این پایان‌نامه بر ارتباط بین رویدادهای سطحی مانند آتشفشان‌ها و پدیده‌های یونوسفر متمرکز بود، او پس از شنیدن در مورد آن در کنفرانسی در سال ۲۰۲۲ بررسی اصول فیزیکی پشت استیو و حصار پیکت را ادامه داد.
او گفت: “این واقعا عالی است.” این یکی از بزرگترین رازهای فیزیک فضایی در حال حاضر است.
درک علم پشت استیو و حصار پیکت
شفق های قطبی، نورهای زیبا در آسمان، معمولاً زمانی دیده می شوند که باد خورشیدی به ذرات مغناطیس کره زمین انرژی می دهد و پرده های رنگارنگی را در ارتفاعات بالا ایجاد می کند. این پرده ها در عرض های جغرافیایی شمالی یا جنوبی گسترش می یابند.
در مقابل، استیو و حصار پیکت که در سال ۲۰۱۸ به رسمیت شناخته شد، ویژگی های عجیبی دارند. آنها طیفی از فرکانس‌ها را در اطراف بنفش یا ارغوانی نشان می‌دهند، برخلاف خطوط انتشار منفرد شفق‌های قطبی معمولی قابل توجه، آنها فاقد نور آبی ساطع شده در طول یونیزاسیون نیتروژن هستند و در عرض های جغرافیایی پایین تر رخ می دهند.
جنبه | شفق های قطبی رایج | حصار استیو و پیکت |
|---|---|---|
فرآیند تشکیل | باد خورشیدی به ذرات موجود در میدان مغناطیسی کره زمین، که اغلب بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر بالاتر از سطح قرار دارند، انرژی می بخشد. | احتمالاً به رانش یون زیر شفقی (SAID) و میدان‌های الکتریکی در ارتفاع پایین مرتبط است. |
خطوط انتشار | اکسیژن نور سبز و قرمز ساطع می کند. نیتروژن نور قرمز و آبی ساطع می کند | استیو طیف وسیعی از فرکانس‌ها را با محوریت بنفش یا ارغوانی نمایش می‌دهد. نور آبی ساطع نمی شود. |
وقوع جغرافیایی | به طور معمول در عرض های جغرافیایی بالا، نزدیک قطب ها مشاهده می شود | در عرض های جغرافیایی پایین تر، به طور بالقوه تا جنوب استوا رخ می دهد |
دانشمندان در ابتدا پیشنهاد کردند که استیو ممکن است ناشی از جریان‌های یونی در اتمسفر بالایی باشد، که به عنوان رانش یون زیر شفقی (SAID) شناخته می‌شود، اما هیچ توضیح قابل قبولی برای انتشار رنگارنگ وجود نداشت.
Claire Gasque، دانشجوی فارغ التحصیل فیزیک در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، با این ایده که انتشارات حصار می تواند ناشی از میدان های الکتریکی در ارتفاع پایین موازی با میدان مغناطیسی زمین باشد، مجذوب شد. علی‌رغم تردید اولیه به دلیل کوتاهی مورد انتظار در چنین میدان‌هایی، گاسک از یک مدل یونوسفر معمولی استفاده کرد تا نشان دهد که یک میدان الکتریکی موازی متوسط در ارتفاع حدود ۱۱۰ کیلومتری می‌تواند طیف مشاهده‌شده را تولید کند.
گاسک توضیح داد که محدوده انرژی ویژه الکترون‌ها که رنگ‌های حصار را ایجاد می‌کنند نشان می‌دهد که آنها باید در فضا توسط یک میدان الکتریکی موازی، با مکانیزمی متفاوت از شفق‌های قطبی شناخته شده، انرژی بگیرند.
گاسک و برایان هاردینگ مشکوک هستند که استیو ممکن است شامل فرآیندهای مرتبط باشد. محاسبات آنها انتشارات فرابنفش را پیش بینی می کند و از فرضیه جدید در مورد حصار پیکت حمایت می کند.
دانشمندان برای آزمایش ایده‌های خود، قصد دارند موشک‌هایی را برای بررسی پدیده‌هایی مانند شفق‌های قطبی تقویت‌شده، اندازه‌گیری میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی پرتاب کنند. تصور می‌شود که شفق‌های قطبی تقویت‌شده، که با درخشش حصار مانندی مشخص می‌شوند، رایج‌تر از نرده‌های حصار هستند.
هدف آنها اندازه گیری میدان های الکتریکی موازی برای اولین بار و مطالعه ذرات در ارتفاعات بالاتر است. آنها با پیشنهاد یک کمپین موشکی به ناسا، پیش بینی می کنند که در اوایل سال ۲۰۲۴ انجام شود. این آزمایش با برنامه دسترسی کم هزینه به فضا ناسا مطابقت دارد.
گاسک و هاردینگ بر اهمیت درک چگونگی تولید میدان های الکتریکی، مرتبط با امواج و پیامدهای آنها برای انتقال انرژی بین جو زمین و فضا تأکید می کنند. آزمایش آنها گام اولیه برای کشف این اسرار را نشان می دهد.
منابع
