Любители помогли учёным понять природу загадочного свечения

Необычное явление заметили фотографы-любители. Фото Krista Trinder.

Учёные объяснили природу свечения, напоминающего полярное сияние, открытого фотографами-любителями три года назад. О достижении рассказывает научная статья, опубликованная в журнале Science Advances.

Необычное явление было замечено в 2015 году участником проекта "Авроразавр" (Aurorasaurus). Этот проект, возглавляемый Элизабет Макдональд (Elizabeth MacDonald) из НАСА, в реальном времени собирает данные о полярных сияниях, включая любительские фотографии. Сайт оповещает пользователей, где прямо сейчас можно насладиться в буквальном смысле неземной красотой. Участники "Авроразавра" – волонтёры, зачастую не имеющие специального образования, то есть проект относится к гражданской науке.

"Стив" похож на классическое полярное сияние, но отличается от него в деталях.
Фото Megan Hoffman.

За год пользователи сообщили о тридцати случаях примечательного свечения. Новое явление нужно было как-то назвать, и пользователи дали ему мужское имя "Стив" (Steve). Неискушённый свидетель принял бы его за полярное сияние. Но тем, кто видит не первый и даже не десятый "небесный огонь" в жизни, различия бросаются в глаза.

Полярное сияние имеет форму овала, а "Стив" – это лента, имеющая начало и конец. Цвета обычного сияния – в основном зелёный, синий и красный, а "Стив" фиолетовый с зелёной подвижной границей. Полярное сияние продолжается несколько часов, а "Стив" – от двадцати минут до часа.

Заинтересовавшиеся явлением профессионалы подключили к исследованию "тяжёлую артиллерию". Специальные камеры класса "всё небо" запечатлели загадочное сияние. Спутники Swarm зафиксировали состояние магнитосферы Земли в момент космической иллюминации.

Информация со спутников помогла выяснить природу свечения.
Фото Megan Hoffman.

"Это световое шоу, которое мы можем наблюдать за тысячи километров от Земли, – объясняет Макдональд. – Оно соответствует чему-то, происходящему в космосе. Сбор большего количества данных о "Стиве" поможет нам лучше понять его поведение и его влияние на космическую погоду".

Выяснилось, что "Стив" и классическое полярное сияние – это, что называется, два сапога пара. Оба явления вызываются выбросами корональной массы, приходящими от Солнца. Эти облака плазмы возмущают магнитное поле Земли (это и есть знаменитая магнитная буря). Пробив "магнитный щит", частицы проникают необычайно глубоко в атмосферу. Сталкиваясь с атомами воздуха, они передают им энергию и заставляют их светиться.

Дьявол, как обычно, кроется в деталях. Два явления различаются тем, какие именно линии магнитного поля "прорывают" заряженные частицы. Поэтому "Стив" наблюдается и в средних широтах, куда классические сияния заглядывают крайне редко. Для него не в новинку не только широта Москвы, но и широта Краснодара.

Сюрпризом оказался тот факт, что, когда фотографы на Земле любуются "Стивом", в магнитосфере наблюдается так называемый субавроральный дрейф ионов (поток энергичных заряженных частиц). Благодаря спутниковым измерениям это явление известно с 1970-х годов, но до сих пор никто не предполагал, что оно сопровождается свечением, которое видно с Земли невооружённым глазом.

Сияние оказалось "визуальным сопровождением" эффекта, известного с 1970-х годов.
Фото Megan Hoffman.

Интересно также, что "Стив" появляется во время классических полярных сияний, только на более низких широтах. Возможно, это явление станет ключом к пониманию явлений в так называемой субавроральной зоне. Это область магнитосферы, граничащая с зоной классических полярных сияний (авроральной зоной) со стороны низких широт. Процессы, происходящие там во время магнитных бурь и связанных с ними полярных сияний, пока ещё недостаточно изучены.

Разобравшись в явлении, учёные решили оставить ему весёлое мужское имя и назвали его сильным повышением скорости тепловой эмиссии, по-английски strong thermal emission velocity enhancement, что даёт аббревиатуру STEVE.