STEVE ist ein majestätisches Himmelsphänomen, das bekannten Auroren ähnelt, aber nicht so gut verstanden wird. Nun liefert eine neue Studie eine Erklärung.
Ein großartiges Beispiel für ein STEVE-Display, aufgenommen von Ryan Sault von Alberta Aurora Chasers am Abend des 10. April 2018 in Prince George, British Columbia, Kanada.
Wir alle kennen oder kennen die Aurora borealis - auch Nordlicht genannt -, diese wunderschönen, schimmernden Lichtbänder, die manchmal über den Nachthimmel tanzen. Es gibt jedoch ein anderes, etwas weniger bekanntes Phänomen, das STEVE (Strong Thermal Emission Velocity Enhancement) genannt wird ebenfalls bietet fantastische Displays, ist aber noch nicht so gut verstanden. Jetzt glauben die Wissenschaftler endlich herausgefunden zu haben, warum dies so ist. Sie fanden heraus, dass STEVE Eigenschaften hat, die denen typischer Auroren ähneln, sich jedoch in der Art und Weise, wie es sich bildet, einzigartig unterscheiden.
Die Forscher veröffentlichten die neuen von Fachleuten geprüften Ergebnisse in Geophysikalische Forschungsbriefe am 16. April 2019.
Im Jahr 2018 hatte eine frühere Studie herausgefunden, dass STEVE eine Art Himmelslicht ist, das sich von anderen Auroren unterscheidet, aber die Forscher wussten nicht, was es verursachte. Was auch immer die Quelle war, es waren scheinbar nicht geladene Teilchen, die auf die Erdatmosphäre auf die gleiche Weise wie in typischen Auroren aufprallten. STEVE kann aber auch bei starken Magnetstürmen auftreten, die die hellsten Polarlichter erzeugen: daher ein kleines Rätsel.Es gab einige fantastische STEVE-Ausstellungen im Jahr 2018, die in den sozialen Medien viel Beachtung fanden und die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich zogen.
Im Gegensatz zu anderen Auroren, bei denen es sich um große, leuchtend grüne Bänder handelt, ist STEVE ein dünneres Band aus rosarotem oder lila Licht, das sich von Ost nach West erstreckt und sich im Breitengrad weiter nach Süden erstreckt als andere Auroren. STEVE-Anzeigen treten sehr hoch in der Atmosphäre auf, in einer Höhe von etwa 25.000 km. Diese STEVE-Displays werden jedoch auch häufig von anderen vertikalen Säulen mit grünem Licht, den Picket Fence Auroras, begleitet, die bis jetzt ebenfalls nicht gut verstanden wurden.
Ein anderes schönes Foto einer STEVE-Anzeige, nahe Kamloops BC Kanada am 26. September 2016 Bild über Dave Markel.
Auf diesem großartigen Foto sind sowohl eine lila STEVE- als auch eine grüne Picket Fence Aurora-Anzeige zu sehen. Foto gemacht am 8. Mai 2016 nahe Keller, Washington. Bild über Rocky Raybell.
Eine erstaunliche Palisadenzaun-Aurora-Anzeige nahe Anarchist Mountain BC Kanada am 15. September 2017 Bild über Debra Ceravolo.
Die neue Studie hat nun zwei Ursachen für die beiden Phänomene herausgearbeitet - energetische Elektronen wie bei anderen Auroren sowie die Erwärmung anderer geladener Teilchen in der Atmosphäre -, die sowohl STEVE- als auch Picket Fence-Auroren erzeugen. STEVE wird durch die Erwärmung geladener Teilchen - Plasmaerwärmung - in der oberen Atmosphäre verursacht, aber Picket Fence Auroras beruhen auf Mechanismen, die den typischen Auroren ähnlicher sind. Wie Bea Gallardo-Lacourt, Weltraumphysikerin an der Universität von Calgary und Co-Autorin der neuen Studie, erklärte:
Aurora wird durch Partikelniederschlag, Elektronen und Protonen definiert, die tatsächlich in unsere Atmosphäre fallen, wohingegen der atmosphärische STEVE-Glanz durch Erhitzen ohne Partikelniederschlag entsteht. Die ausfallenden Elektronen, die den grünen Lattenzaun verursachen, sind also Aurora, obwohl dies außerhalb der Aurorazone auftritt, also ist es in der Tat einzigartig.
Die Forscher konnten zu diesen Schlussfolgerungen kommen, indem sie sowohl Satellitendaten als auch Bodenbilder von STEVE-Ereignissen untersuchten. Daten von mehreren Satelliten wurden analysiert, als die Satelliten im April 2008 und Mai 2016 über STEVE-Ereignissen liefen. Diese Daten wurden dann mit Fotos verglichen, die von Amateur-Auroralfotografen aufgenommen wurden. Bei den STEVE-Displays wurde festgestellt, dass geladene Teilchen in der Ionosphäre - in einem „fließenden Fluss“ - miteinander kollidieren. Die Reibung erzeugt Wärme und die Partikel strahlen dadurch lila Licht aus. Dies ähnelt der Art und Weise, wie Elektrizität in einer Glühbirne die Glühwendel erhitzt, bis sie glüht.
Das künstlerische Konzept der Magnetosphäre während eines STEVE-Ereignisses, das den Plasmabereich darstellt, der in die Auroralzone (grün) fällt, die Plasmasphäre (blau) und die Grenze zwischen ihnen, die als Plasmapause (rot) bezeichnet wird. Bild über Emmanuel Masongsong, UCLA / Yukitoshi Nishimura, BU und UCLA.
Picket Fence Auroras hingegen werden durch energetische Elektronen erzeugt, die vom Weltraum aus auf die Erdatmosphäre treffen. Dies ist vergleichbar mit regulären Auroren in nördlichen Breitengraden, mit der Ausnahme, dass diese Partikel dazu neigen, die Atmosphäre in weiter südlichen Breitengraden zu treffen. Die Elektronen werden durch hochfrequente Wellen angeregt, die sich von der Erdmagnetosphäre in die Ionosphäre bewegen. Wenn die Elektronen aus der Magnetosphäre geschlagen werden, erzeugen sie Streifenmuster, die an einen Lattenzaun erinnern. Dieser Vorgang findet in beiden Hemisphären gleichzeitig statt, was darauf hinweist, dass die Partikelquelle hoch genug über der Erde ist, um beide Hemisphären gleichzeitig zu beeinflussen.
STEVE-Veranstaltungen sind auch eine großartige Möglichkeit für die Öffentlichkeit, sich an der Auroralforschung zu beteiligen. Vom Boden aus aufgenommene Fotos können bestimmte Zeit- und Ortsdaten liefern, die für Wissenschaftler von Nutzen sind. Wie Toshi Nishimura, Weltraumphysiker an der Boston University und Hauptautor der neuen Studie, sagte:
In dem Maße, in dem kommerzielle Kameras über soziale Medien sensibler werden und die Aufregung über die Verbreitung der Aurora zunimmt, können Bürgerwissenschaftler als „mobiles Sensornetzwerk“ fungieren. Wir sind ihnen dankbar, dass sie uns Daten zur Analyse zur Verfügung stellen.
Ein schönes Beispiel für eine „normale“ Aurora, die am 2. November 2016 von einem Flugzeug aus gesehen wurde, das über Nordkanada in der Nähe des Polarkreises fliegt. Bild über Shreenivasan Manievannan.
Das Erlernen von exotischen Phänomenen wie STEVE und Picket Fence Auroras hilft Wissenschaftlern nicht nur zu verstehen, was sie verursacht, sondern auch, wie sie sich auf andere Auroralphänomene beziehen und was derart komplexe Prozesse in der Erdatmosphäre antreibt, wenn sie mit geladenen Teilchen interagiert, die aus dem Weltraum kommen. Dies ist nicht nur nützlich, um die Phänomene selbst zu verstehen, sondern auch, um mögliche nachteilige Auswirkungen auf Funk- und GPS-Signale zu vermeiden, die in der heutigen technologischen Welt von entscheidender Bedeutung sind.
Fazit: Dank der Daten sowohl aus der Öffentlichkeit als auch von Satelliten haben Wissenschaftler herausgefunden, was sowohl STEVE- als auch Picket Fence Aurora-Phänomene verursacht, die weniger bekannt sind, aber ebenso schöne auroraähnliche Himmelsanzeigen darstellen.