Впервые с Земли наблюдали уникальный «полярный световой ливень»
В рождественскую ночь 2022 года мощное полярное сияние осветило небо на тысячи километров вокруг Северного полюса. Ученые получили уникальную возможность наблюдать неуловимый «полярный световой ливень» (polar rain aurora) — редкое явление, которое образуется, когда энергичные электроны никуда не отклонясь летят прямо от короны Солнца на полярные регионы Земли.
Полярные сияния образуются, когда заряженные частицы, исходящие от Солнца, сталкиваются и взаимодействуют с магнитным полем Земли. Их энергия обычно трансформируется в зеленые занавеси и красные колонны. Такое зрелище многие наблюдатели видели по всему миру в мае 2024 года.
Полярные световые ливни — это особый тип полярных сияний. Эти полярные сияния случаются очень редко, потому что при сильном солнечном ветре электроны взаимодействуют друг с другом и возникает кулоновское рассеяние. Но когда ветер стихает, можно увидеть полярный световой ливень.
Когда ветер умер
В течение 28 часов в декабре 2022 года солнечный ветер практически стих. Электроны полярного светового ливня (так называемые сверхэнергичные штраловские электроны) беспрепятственно достигли Земли, создав зеленоватое свечение почти на 3000 км вокруг Северного полюса.
Любой, кто смотрел на небо той ночью в высоких широтах Арктики, мог бы заметить это, говорит Кейсуке Хосокава, космический физик из Университета электрокоммуникаций в Токио, возглавлявший команду, которая описала это явления в журнале Science Advances. В отличие от отчетливых занавесов и столбов света при обычных полярных сияниях, это полярное сияние было рассеяно по небу, как струи светового ливня.
Ученые время от времени наблюдали полярные световые ливни со спутников, которые смотрят на полюса сверху. С 2011 года Хосокава направляет роботизированную камеру на небо над норвежскими островами Шпицберген в Северном Ледовитом океане, надеясь впервые в истории увидеть с земли проблеск полярного светового ливня.
Хосокаве повезло только в январе 2023 года, когда он просмотрел записи, сделанные примерно за три недели до этого. То что, он увидел «сильно отличалось» от других типов полярных сияний.
Затем Хосокава проверил изображения полярных регионов, полученные американскими военными метеорологическими спутниками одновременно с наблюдениями на Шпицбергене. На спутниковых снимках ученый увидел полярное сияние, охватившую всю северную полярную шапку.
Спутники несколько раз фиксировали небольшие полярные световые ливни за последние несколько десятилетий, но последнее наблюдение крупного полярного светового ливня произошло в мае 1999 года, когда солнечный ветер тоже ненадолго утих.
Изучение полярных полярных световых ливней помогает ученым понять, как солнечный ветер взаимодействует с магнитным полем Земли, говорит соавтор исследования Юнлян Чжан, физик из Университета Джона Хопкинса. Но, может быть, главное — это очень красиво.