Первое точное измерение высоты голубой авроры с помощью гиперспектральной камеры
Институт научных исследований в области термоядерной физики установил Гиперспектральную камеру для авроральной имиджинга (HySCAI) в Кируне, Швеция, в мае 2023 года и начал полномасштабные наблюдения в сентябре того же года. Исследовательская группа впервые сумела наблюдать распределение высоты голубой авроры, излучающей свет в астрономические сумерки, используя HySCAI.
Это исследование разработало совершенно новый метод, использующий феномен изменения высоты, на которой солнечный свет освещает аврору, по мере прогрессирования сумерек. Это позволило точно наблюдать распределение интенсивности излучения молекулярных ионов азота (N₂⁺). Пик был найден на высоте примерно 200 км, демонстрируя чрезвычайно высокую интенсивность.
Авроры — это природные явления, возникающие в результате столкновения электронов из космоса с атмосферой Земли (кислородом и азотом), в результате чего и возникает свет. Разнообразие цветов — красный, зеленый, фиолетовый и др. — зависит от того, какие атомы или молекулы излучают свет и как меняется энергия.
На какой высоте они сияют?
Хотя авроры кажутся разбросанными по небу, определение их истинной высоты всегда было сложной задачей. Традиционные методы заключались в установлении нескольких камер в различных местах для захвата стереоскопических изображений, что позволяло оценивать высоту. Считалось, что одна камера не может определить высоту.
Исследователи черпали вдохновение из исследований плазмы в лабораториях, где уже давно используется техника выстрела пучком частиц для определения глубины по пересечению света, возбуждаемого этим пучком, и линии зрения наблюдения.
На этот раз, применив это к авроре, были использованы аворальные излучения, возбуждаемые солнечным светом (резонансно рассеянный свет). Используя пересечение этого света и линию зрения камеры, стало возможным оценить высоту с помощью всего одной камеры.
Значимость гиперспектральной камеры
Обычные камеры или обработки с фильтрами во время астрономических сумерек смешивают отраженный солнечный свет и резонансно рассеянный свет, что затрудняет их различение. Однако гиперспектральная камера способна наблюдать цветовые (длинноволновые) данные света с крайне высокой детализацией, что позволяет точно отделять и захватывать обе компоненты.
В результате исследования голубой авроры, наблюдаемой в Кируне рано утром 21 октября 2023 года, команда исследователей проанализировала данные, используя гиперспектральную камеру. Они успешно оценили точное распределение высоты молекулярных ионов азота.
Известно, что в условиях ночного излучения авроры интенсивность излучения молекулярных ионов азота максимальна на высоте около 130 км. Однако наблюдения во время сумерек показали, что скорость увеличения интенсивности излучения достигает пика на высоте 200 км, что указывает на то, что ионы азота могут существовать на таких больших высотах.
Будущее исследований авроры
С помощью гиперспектральной камеры было точно фиксировано изменение времени и высоты резонансно рассеянного света во время астрономических сумерек, что ранее было трудно количественно оценить. Это может способствовать решению давней проблемы генерации истонов молекул азота в ионосфере.
Ожидается, что междисциплинарные исследования будут продвигаться дальше благодаря сотрудничеству с университетами и исследовательскими институтами как в стране, так и за рубежом, внося вклад в развитие глобальных исследований авроры.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
