Trabajando junto con investigadores espaciales, los fotógrafos aficionados finlandeses han descubierto una nueva forma auroral. Denominados 'dunas' por los aficionados, se cree que el fenómeno es causado por ondas de átomos de oxígeno que brillan debido a una corriente de partículas liberadas por el Sol.
En el estudio publicado recientemente, los orígenes de las dunas se rastrearon hasta una guía de ondas formada dentro de la mesosfera y su límite, la mesopausia. El estudio también plantea que esta nueva forma auroral proporciona a los investigadores una nueva forma de investigar las condiciones en elatmósfera superior.
El estudio fue publicado en el primer número de la revista Avances AGU .
Una huella digital desconocida aparece en el cielo
Minna Palmroth, profesora de Física Computacional del Espacio en la Universidad de Helsinki, dirige un grupo de investigación que desarrolla la simulación más precisa del mundo del espacio y el clima espacial cercano a la Tierra que causan emisiones aurorales.
El sol libera un flujo constante de partículas cargadas, conocido como el viento solar. Al llegar a la atmósfera superior ionizada de la Tierra, la ionosfera, crean emisiones aurorales al excitar los átomos atmosféricos de oxígeno y nitrógeno. El estado de excitación se libera como luz auroral.
A fines de 2018, Palmroth publicó un libro titulado 'Revontulibongarin opas' 'Una guía para los observadores de aurora boreal'. El libro nació de la cooperación de Palmroth con los entusiastas de Northern Lights y las respuestas que proporcionó a las preguntas sobre la física de losfenómeno en el grupo de Facebook de los aficionados.
Miles de magníficas fotografías de la aurora boreal tomadas por aficionados fueron encuestadas y clasificadas para el libro. Cada forma auroral es como una huella digital, típica solo de un cierto fenómeno en la zona auroral. Durante la clasificación, los aficionados señalaron que ciertola forma auroral no encajaba en ninguna de las categorías preexistentes. Palmroth dejó de lado estas formas inusuales para su posterior consideración.
Por una coincidencia casi increíble, solo unos días después de la publicación del libro, los aficionados vieron de nuevo esta forma inusual e inmediatamente informaron a Palmroth. La forma apareció como un patrón de ondas teñidas de verde e incluso parecidas a un velo rayado de nubes o dunas enuna playa de arena
"Uno de los momentos más memorables de nuestra colaboración de investigación fue cuando el fenómeno apareció en ese momento específico y pudimos examinarlo en tiempo real", dice Matti Helin, aficionado a la aurora boreal y astronomía.
Olas recién reveladas por la aurora
Se iniciaron investigaciones sobre el fenómeno, con observaciones de aficionados y métodos científicos que se unieron para explicar las olas.
"Fue como armar un rompecabezas o realizar un trabajo de detective", dice Helin. "Todos los días encontramos nuevas imágenes y se nos ocurrían nuevas ideas. Finalmente, llegamos al fondo ..."
El fenómeno fue fotografiado al mismo tiempo en Laitila y Ruovesi, suroeste de Finlandia, con el mismo detalle observado en la emisión auroral en ambas imágenes. Maxime Grandin, un investigador postdoctoral en el equipo de Palmroth, identificó las estrellas detrás de la emisión y determinó elAcimutes y elevaciones de las estrellas con la ayuda del programa de software de astronomía Stellarium. Esto permitió utilizar las estrellas como puntos de referencia al calcular la altitud y la extensión del fenómeno auroral.
Grandin descubrió que las dunas aurorales se encuentran a una altitud relativamente baja de 100 kilómetros, en las partes superiores de la mesosfera. La longitud de onda del campo de las olas se midió en 45 kilómetros.
Un total de siete eventos similares, donde una cámara había registrado el mismo patrón uniforme de ondas, se identificaron más a fondo del servicio 'Taivaanvahti' 'Sky Watch' mantenido por la Asociación de Astrónomos Amateur de Finlandia, Ursa.
región inexplorada
La parte de la zona auroral donde la atmósfera eléctricamente neutral de la Tierra se encuentra con el borde del espacio es un entorno extremadamente desafiante para los satélites y otros instrumentos espaciales. Palmroth dice que es por eso que es uno de los lugares menos estudiados en nuestro planeta.
"Debido a las dificultades para medir los fenómenos atmosféricos que ocurren entre 80 y 120 kilómetros de altitud, a veces llamamos a esta área 'la ignorosfera'", dice ella.
Las dunas se observaron precisamente en esa región particular de la zona auroral. El fenómeno observado guió a los investigadores hacia un punto medio entre la investigación atmosférica y la investigación espacial, ya que la metodología habitual de la física espacial no podía explicarlo solo.
"Las diferencias en el brillo dentro de las ondas de dunas podrían deberse a ondas en las partículas precipitantes que provienen del espacio, o en los átomos de oxígeno atmosféricos subyacentes", dice Palmroth. "Terminamos proponiendo que las dunas son el resultado de un aumentodensidad del átomo de oxígeno "
Luego, el equipo tuvo que determinar cómo la variabilidad en la densidad de los átomos de oxígeno causada por las ondas de gravedad en la atmósfera resulta en un campo de ondas tan uniforme y extendido. Normalmente, a la altitud de estudio, hay muchos tipos diferentes de gravedadolas que viajan en diferentes direcciones a diferentes longitudes de onda, por lo que no forman fácilmente los campos de onda uniformes exhibidos por las dunas.
La aurora boreal ilumina un maremoto
El estudio sugiere que el fenómeno en cuestión es un agujero mesosférico, un fenómeno raro y poco estudiado que tiene lugar en la mesosfera. El fenómeno del agujero de la marea es una ola común en muchos ríos, donde la marea sube por el canal del río.
Varios tipos de ondas de gravedad nacen en la atmósfera y luego se elevan. En casos muy raros, las ondas de gravedad pueden filtrarse a medida que se elevan entre la mesopausia y una capa de inversión que se forma intermitentemente debajo de la mesopausia. La capa de inversión hace que se filtrelas ondas se doblan y les permite viajar largas distancias a través del canal sin atenuación.
Cuando los átomos de oxígeno en el orificio chocan con los electrones que precipitan sobre la atmósfera, se excitan. Al liberar esta excitación, crean la luz auroral. Es por eso que los agujeros mesosféricos, un fenómeno hasta ahora considerado un tema muy desafiantede investigación - ocasionalmente se puede ver a simple vista.
Los investigadores espaciales se centran en la atmósfera
Antes de este descubrimiento, no se observaron perforaciones mesosféricas en la zona auroral, ni se han investigado a través de las emisiones aurorales.
"La zona auroral en su conjunto generalmente se descarta en estudios centrados en el orificio, ya que las emisiones aurorales perjudican la técnica utilizada para identificar los agujeros mesosféricos", dice Palmroth.
Tradicionalmente, los investigadores especializados en la atmósfera y el espacio han investigado en gran medida sus temas de interés separados entre sí. Esto se debe a que solo hay un puñado de mecanismos conocidos de interacción entre la ionosfera que se baña en los electrones precipitantes y la atmósfera neutra.
Con la ayuda de dispositivos de medición operados por el Instituto Meteorológico de Finlandia, se descubrió que las dunas se producen simultáneamente y en la misma región donde la energía electromagnética que se origina en el espacio se transfiere a la ignorosfera.
"Esto podría significar que la energía transmitida desde el espacio a la ionosfera puede estar relacionada con la creación de la capa de inversión en la mesosfera", dice Palmroth. "En términos de física, esto sería un descubrimiento sorprendente, ya que representaríaun mecanismo nuevo y previamente no observado de interacción entre la ionosfera y la atmósfera "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Helsinki . Original escrito por Johanna Pellinen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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