Kolliderande norrsken fotograferade av THEMIS all-sky imagers (ASIs) den 29 februari 2008. Kredit: Toshi Nishimura/UCLA
Forskare upptäckte nyligen något om norrsken som de aldrig visste förut. 'Våra käftar tappade när vi såg filmerna för första gången', sa Larry Lyons från University of California-Los Angeles, (UCLA) och beskrev hur stora gardiner av norrsken kolliderar och producerar spektakulära ljusutbrott. 'Dessa utbrott säger oss något mycket fundamentalt om norrskens natur.' Dessa kollisioner kan vara så stora att isolerade observatörer på jorden - med begränsade synfält - aldrig har lagt märke till dem tidigare. Det krävdes ett nätverk av känsliga kameror spridda över tusentals mil för att få den stora bilden.
[/rubrik]
Detta nätverk av 20 kameror, som inrättats av NASA och den kanadensiska rymdorganisationen, distribuerades runt Arktis för att stödja THEMIS-uppdraget, 'Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms.' THEMIS består av fem identiska sonder som lanserades 2006 för att lösa ett långvarigt mysterium: Varför bryter norrsken ibland ut i en explosion av ljus som kallas en substorm?
Kamerorna skulle fotografera norrsken underifrån medan rymdfarkosten tog prov på laddade partiklar och elektromagnetiska fält ovanifrån. Tillsammans skulle kamerorna och rymdfarkosten på marken se handlingen från båda sidor och kunna koppla samman orsak och verkan - eller så hoppades forskarna. Det verkar ha fungerat.
Denna trebildsanimering av THEMIS/ASI-bilder visar norrsken som kolliderar den 29 februari 2008. Kredit: Toshi Nishimura/UCLA
Genombrottet kom tidigare i år när UCLA-forskaren Toshi Nishimura satte ihop filmer över hela kontinenten från de individuella ASI-kamerorna. 'Det kan vara lite knepigt,' sa Nishimura. ”Varje kamera har sina egna lokala väder- och ljusförhållanden, och norrskenet är olika långt från varje kamera. Jag måste ta hänsyn till dessa faktorer för sex eller flera kameror samtidigt för att göra en sammanhängande, storskalig film.'
Den första filmen han visade Lyons var ett par norrsken som kraschade ihop i december 2007. 'Det liknade ingenting jag hade sett förut', minns Lyons. 'Under de kommande dagarna undersökte vi fler händelser. Vår spänning ökade när vi blev övertygade om att kollisionerna inträffade om och om igen.”
Ett schematiskt diagram över jordens magnetosfär. Jorden är cirkeln nära mitten och plasmasvansen är betecknad med gult. Kredit: Larry Lyons/UCLA
Explosionerna av ljus, tror de, är ett tecken på att något dramatiskt händer i rymden runt jorden - närmare bestämt i jordens 'plasmasvans'. Plasmasvansen är miljontals kilometer lång och pekade bort från solen och är gjord av laddade partiklar som fångas huvudsakligen från solvinden. Kallas ibland 'plasmaskiktet', svansen hålls samman av jordens magnetfält.
Samma magnetfält som håller ihop svansen ansluter den också till jordens polarområden. På grund av detta samband kan det att se norrskenets dans avslöja mycket om vad som händer i plasmasvansen.
THEMIS-projektforskaren Dave Sibeck från NASA:s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. sa: 'Genom att sätta samman data från markbaserade kameror, markbaserad radar och THEMIS-rymdfarkosten har vi nu en nästan komplett bild av vad som orsakar explosivt material. norrskens substormar',
Lyon och Nishimura har identifierat ett gemensamt händelseförlopp. Det börjar med en bred ridå av långsamt rörliga norrsken och en mindre knut av snabbt rörliga norrsken, till en början långt ifrån varandra. Den långsamma ridån hänger stilla på plats, nästan orörlig, när den snabba knuten rusar in från norr. Norrskenet kolliderar och ett utbrott av ljus uppstår.
Hur ansluter denna sekvens till händelser i plasmasvansen? Lyons tror att den snabbrörliga knuten är förknippad med en ström av relativt lätt plasma som sprutar genom svansen. Strömmen startar i de yttre delarna av plasmasvansen och rör sig snabbt inåt mot jorden. Den snabba knuten av norrsken rör sig i synk med denna ström.
Samtidigt är den breda ridån av norrsken kopplad till den stationära inre gränsen av plasmasvansen och drivs av plasmainstabilitet där. När den lätta strömmen når plasmasvansens inre gräns uppstår ett utbrott av plasmavågor och instabiliteter. Denna kollision av plasma speglas av en kollision av norrsken över polerna.
Filmer om fenomenet avslöjades vid Fall Meeting of the American Geophysical Union idag i San Francisco.
Källor: EurekAlert , [e-postskyddad]