Формы палярнага ззяння: упершыню з зямлі выяўлены «палярны дождж палярнага ззяння».  

Гіганцкае аднастайнае палярнае ззянне, якое можна было ўбачыць з зямлі ў калядную ноч 2022 года, было пацверджана як палярнае палярнае ззянне. Гэта было першае наземнае назіранне палярнага дажджавога палярнага ззяння. У адрозненне ад звычайнага палярнага ззяння, якое прыводзіцца ў рух падаючымі электронамі, якія захоўваюцца ў хвасце магнітамагнітасферы Зямлі, палярнае ззянне ўтвараецца электронамі, якія рухаюцца непасрэдна ад сонечнай кароны да палярных рэгіёнаў Зямлі ўздоўж адкрытых ліній магнітнага поля з кульмінацыяй у «палярным ззянні». дождж» выпадзенне электронаў, якія выклікаюць аптычнае выпраменьванне пры ўзаемадзеянні з атамамі кіслароду і азоту ў атмасферы.  

Гісторыя палярных ззянняў, маляўнічых асляпляльных светлавых шоу (называемых паўночным ззяннем або палярным ззяннем у рэгіёне паўночнага полюса і паўднёвым ззяннем або паўднёвым ззяннем у рэгіёне паўднёвага полюса) пачынаецца ў каранальным пласце сонечнай атмасферы. Тэмпература гэтага сонечнага атмасфернага пласта надзвычай высокая. У той час як тэмпература ст пласт фотасферы (якая разглядаецца як паверхня сонца, таму што гэта тое, што мы можам назіраць пры святле) складае каля 6000 Кельвінаў, сярэдняя тэмпература кароны складае ад 1 да 2 мільёнаў Кельвінаў з-за «Парадоксу каранальнага нагрэву». Такая высокая тэмпература робіць карону пластом перагрэтай плазмы. Сонечны вецер, які складаецца з высокаэнергічных электрычна зараджаных часціц (напрыклад, электронаў, пратонаў, альфа-часціц і цяжкіх іёнаў), бесперапынна зыходзіць з каранальнага пласта ва ўсіх напрамках, у тым ліку ў напрамку Зямлі.    

Падарожжа энергічнымі зараджанымі часціцамі ад Сонца да Зямлі не з'яўляецца простым і адназначным. Звычайна іянізаваныя часціцы адхіляюцца магнітным полем зямлі (магнітасферай), таму формы жыцця і электрычныя сістэмы на зямлі застаюцца незакранутымі шкодным уздзеяннем сонечнага ветру.  

Аднак у выпадку масіўнага выкіду зараджаных часціц ад сонца, як у выпадку каранальнага выкіду масы (CME), магнітасфера Зямлі перагружаецца і ўзнікае магнітная бура. Шторм напружвае магнітасферу, пакуль яна не адскочыць, адкідваючы частку зараджаных часціц да Зямлі.  

Паласа ўцягвання магнітнага поля цягне электроны ў сонечным ветры ўніз да палярных рэгіёнаў, дзе назіраюцца палярныя ззянні на вышыні 100-300 км над паверхняй у верхніх пластах атмасферы. Уклад пратонаў і іншых іёнаў сонечнага ветру ў фарміраванне палярнага ззяння нязначны.  

Палярнае ззянне - гэта ў асноўным аптычнае выпраменьванне ад атамаў кіслароду і азоту, якое ўзбуджаецца энергічнымі электронамі, якія выпадаюць з магнітасферы ўздоўж замкнёных ліній магнітнага поля Зямлі (выпадзенне энергічных электронаў або EEP адносіцца да адкладу энергіі электронаў у атмасферу). Узаемадзеянне энергічных электронаў з кіслародам у атмасферы адказвае за зялёны і чырвоны колеры, у той час як узаемадзеянне з азотам прыводзіць да атрымання сіняга і цёмна-чырвонага адценняў. 

Такім чынам, утварэнне палярнага ззяння абумоўлена падаючымі электронамі, якія захоўваюцца ў хвасце магнітасферы (вобласць магнітасферы Зямлі, якая разносіцца сонечным ветрам у шырокі хвост у кірунку ад сонца). Электроны, якія захоўваюцца ў магнітасферы, атрымліваюць энергію ад сонечнага ветру, а затым выпадаюць у атмасферу ўсплёскамі ў палярных рэгіёнах, ствараючы палярнае ззянне.  

Палярны дождж Аўрора 

Аднак у рэдкіх выпадках палярныя ззянні ўтвараюцца электронамі, якія рухаюцца непасрэдна ад сонечнай кароны да палярных рэгіёнаў Зямлі ўздоўж адкрытых ліній магнітнага поля і завяршаюцца выпадзеннем электронаў у выглядзе «палярнага дажджу». Такое выпадзенне электронаў аказваецца інтэнсіўным, калі шчыльнасць сонечнага ветру нізкая. Аптычнае выпраменьванне, выкліканае такімі электронамі, слабае, і ўтворанае палярнае ззянне называецца «палярным дажджавым палярным ззяннем».  

Палярныя дажджавыя палярныя ззянні некалькі разоў назіраліся з космасу з дапамогай спадарожнікаў. Аднак ні адзін выпадак так і не быў выяўлены наземнымі сродкамі.  

На 25^th26-^th У снежні 2022 года нетыповае палярнае ззянне было зафіксавана наземнымі камерамі ў Арктычным рэгіёне, калі сонечны вецер амаль знік. Палярнае ззянне было аднастайным і гіганцкіх памераў. Гэта не выглядала як звычайнае ззянне. Тыповае палярнае ззянне ўяўляе сабой маляўнічае асляпляльнае светлавое шоу, якое адлюстроўвае дынамічны ўзор вясёлкавых агнёў. Ён можа выглядаць у выглядзе фіранак, прамянёў, спіраляў або зменлівых мігаценняў. Тэта палярнае ззянне выглядае як грэчаская літара тэта (авал з лініяй, якая перасякае цэнтр), калі назіраць зверху са спадарожнікаў. Тэта-палярнае ззянне таксама называюць транспалярныя дугі з-за з'яўлення буйнамаштабных дуг пры поглядзе зверху. 'Дугі, выраўнаваныя па сонцы.' невялікія і цьмяныя дугі палярнага ззяння, якія назіраюцца з наземных абсерваторый. Адзін канец дугі накіраваны да Сонца, таму называецца "Дугі, выраўнаваныя па сонцы». 

Палярнае ззянне, якое назіралася ў калядную ноч 2022 года, было плыўным, рассеяным і гіганцкага памеру. Яно не было падобна на звычайнае палярнае ззянне, таму лічылася, што гэта палярнае ззянне. Каб пацвердзіць гэта, даследчыкі даследавалі гэта з дапамогай спадарожнікавых і наземных дадзеных.  

Спадарожнікавыя здымкі паказалі, што спачатку палярная шапка была абсалютна пустой. Палярная шапка пачала напаўняцца слабым дыфузным палярным ззяннем 25^th Снежань. У далейшым амаль увесь рэгіён палярнай шапкі неўзабаве быў ахоплены інтэнсіўнымі, але менш структураванымі выкідамі. Гэта маштабнае запаўненне палярнай шапкі дыфузным палярным ззяннем працягвалася каля 28 гадзін. Інтэнсіўнае выпраменьванне ўнутры палярнай шапкі пачало згасаць 26 раніцы^th снежня, і праз некалькі гадзін структура палярнага ззяння вярнулася да нармальнага размеркавання, і палярная шапка зноў апынулася пустой.  

Выпадзенне электронаў у палярным дажджы звычайна адбываецца толькі ў адным паўшар'і ў залежнасці ад арыентацыі міжпланетнага магнітнага поля (ММП). Адначасовыя спадарожнікавыя здымкі паказалі поўнае запаўненне палярнай шапкі ў паўночным паўшар'і, у той час як палярная шапка паўднёвага паўшар'я была пустой. Гэтая назіраная міжпаўшарная асіметрыя і чаканая арыентацыя МВФ пераканаўча сведчаць аб тым, што буйнамаштабнае ззянне, выяўленае ўнутры палярнай шапкі Паўночнага паўшар'я, было палярным дажджавым палярным ззяннем. Межполушарная асіметрыя была заўважана і ў электронных дадзеных. Акрамя таго, карэляцыя паміж часам знікнення сонечнага ветру і запаўнення палярнай шапкі была вельмі добрай.  

Аптычныя вымярэнні з наземнага аб'екта ў арктычным горадзе Лонг'ір 25^th -26^th Снежань паказаў, што электроны высокай энергіі (>1 кэВ) утварылі асноўны кампанент выпадзення электронаў. Спадарожнік таксама назіраў прыток электронаў высокай энергіі. У выніку палярнае ззянне было бачна з зямлі ў выглядзе яркіх зеленаватых выкідаў.  

У ранейшым даследаванні было прадэманстравана, што палярнае ззянне рухаецца супраць сонца з хуткасцю 150 метраў/сек. У выпадку нетыповага палярнага ззяння, якое назіралася ў калядную ноч 2022 года, аналіз аптычных даных папярочнага разрэзу паказаў, што палярнае ззянне распаўсюджвалася ў напрамку супраць сонца, аднак хуткасць палярнага ззяння пры поглядзе з зямлі была ў два-тры разы большай.  

Такім чынам, гіганцкае аднастайнае палярнае ззянне, бачнае з зямлі ў калядную ноч 2022 года, было палярным дажджавым палярным ззяннем. Гэта было першае наземнае назіранне палярнага дажджавога палярнага ззяння, унікальнага аспекту складанай сувязі Сонца і Зямлі.  

*** 

Спасылкі:  

1. Хосакава, К. і інш 2024. Выключна гіганцкае палярнае ззянне ў палярнай шапцы ў дзень, калі сонечны вецер амаль знік. ДАСЯГНЕННІ НАВУКІ. 21 чэрвеня 2024 г. Том 10, выпуск 25. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adn5276  

2. SWPC, NOAA. Аўрора. Даступны на https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/aurora  

***