Millionen von Besuchern suchen jedes Jahr nach der besten Sicht auf eine Aurora. Forscher beginnen jedoch, das farbenfrohe Spektakel genauer zu betrachten. Physiker vermuten, dass Auroren wichtige Einblicke in die Physik des Weltraums geben könnten.
Eine neue Studie ergab, dass Auroren als Fernsehbildschirme fungieren und zeigen, was Millionen von Meilen vom Erdmagnetfeld entfernt passiert ist. Oft als Nordlicht bezeichnet, bilden sich Auroren, wenn geladene Teilchen der Sonne während einer Sonneneruption mit dem Magnetschild der Erde kollidieren.Diese Kollisionen bewirken, dass sich die Elektronen in einen Zustand hoher Energie bewegen. Die Elektronen setzen ein Photon Licht frei, wenn sie in einen Zustand niedrigerer Energie abfallen, was zu Lichtblitzen führt, aus denen Auroren bestehen.
Erkundung der Energieänderungen einer explosiven Aurora
Die Studie wurde von einem Team des University College London in Zusammenarbeit mit der University of Reading durchgeführt. Die Teams beobachteten aus der Ferne eine sich ändernde Aurora, um die Physik zu untersuchen, die dahinter steckt, warum, wann und wie Energie freigesetzt wird, wenn sich die Aurora explosionsartig ändert.
"Irgendwo in dem riesigen Raumvolumen, in das sich die Erdmagnetosphäre erstreckt, erfolgt diese Energiefreisetzung über eine Instabilität, die wirklich schwer zu lokalisieren ist. Sie verursachen Teilstürme, bei denen geladene Teilchen auf elektromagnetischen Wellen in die Erdatmosphäre surfen und große Mengen an Energie freisetzendie Aurora beleuchten ", sagte Jonathan Rae von der UCL Space & Climate Physics. Rae war auch einer der Autoren der Studie.
"Indem wir Auroren genau untersuchen, können wir zurückverfolgen, wo im Weltraum die Instabilitäten auftreten, und die Physik untersuchen, die sie verursacht. Es ist viel effizienter als zu versuchen, weite Bereiche des Weltraums zu beobachten."
Um ihre Beobachtungen durchzuführen, scannten die Physiker große Teile des Himmels und lokalisierten die Aurora, die sie abdecken wollten - Poker Flats in Alaska. Sie verwendeten Daten der Kamera des multispektralen Observatoriums für empfindliche EM-CCDs MOOSE, die verfolgt wurdendas Aurora-Event 2012 für vier Minuten.
Während vier Minuten Daten nicht lange zu sein scheinen, war die Zeit für Wissenschaftler ausreichend, um umfangreiche Daten zu erhalten.
Analyse der Physik hinter Auroren
Die Teams verarbeiteten die Daten dann, um nach Hinweisen auf die Entstehung der Aurora zu suchen. Durch den Vergleich der Notizen zu dieser Formation mit den Theorien des Teams konnten sie eingrenzen, wo die Instabilität im Raum die Aurora verursachte.
"Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, nur Aurora zu untersuchen, um herauszufinden, wo sich Instabilitäten im Weltraum befinden, was bisher noch nicht geschehen ist", erklärte Co-Autor Colin Forsyth von UCL Space & Climate Physics.
"Mit unserer Methode können wir vorhersagen, was die Instabilität ist und wo sie sich im Weltraum befindet. Tatsächlich ist die Region, die wir identifiziert haben, räumlich unglaublich klein - nur ein kleiner Bruchteil des Erdvolumens - undWir hoffen, dass wir es mit Raumfahrzeugen, die durch das Gebiet fliegen, genauer untersuchen können. "
Vor dieser Studie konnten die Forscher nur die Aurora und die Ereignisse beschreiben, die sie beschrieben haben. Die neue Studie ist jedoch das erste Mal, dass eine umfassende physikalische Analyse der Physik hinter den Ereignissen durchgeführt wurde.
"Wichtig ist, dass unsere Arbeit Wissenschaftlern mehr Physik zur Verfügung gestellt hat. Eine ganze Reihe theoretischer Modelle kann basierend auf den von uns erfassten physikalischen Eigenschaften getestet und verfeinert werden", fügte Co-Autorin Clare Watt von der University of Reading hinzu.
"Was wir berichtet haben, ist Wissenschaftlern entgangen, seit Auroren erstmals in den 1960er Jahren beschrieben wurden. Während wir die Erde als unser nächstgelegenes Labor verwenden, werden die Ergebnisse auf andere Ereignisse an anderer Stelle im Sonnensystem zutreffen. Wir freuen uns jetzt darauf, dieses Epizentrum zu lokalisierenim Weltraum und herauszufinden, was es instabil macht ", schloss Rae.