Robbanásszerű felfénylés: először figyelték meg sarki fények ütközését

Táncoló, összeolvadó, majd robbanásszerűen felerősödő sarki fények: először sikerült földfelszíni kamerákkal és műholdakkal együttesen megfigyelni a ritka jelenséget. A heves aktivitás bolygónk mágneses tere, a magnetoszféra távoli folyamatait képezi le felettünk. Megismerése közelebb vihet a mágneses tér és a napszél kölcsönhatásának megértéséhez, a veszélyes részecskezáporok előrejelzéséhez.

A sarkvidéki égbolton feltűnő látványos, főleg sárgás, zöldes és vöröses fényekben játszó tünemény: a sarki fény. Nem csupán szépségével hívja fel magára a figyelmet, vizsgálata a bolygónk környezetében zajló folyamatok ismeretéhez is fontos. Segítségével ugyanis megérthetjük a világűrből érkező veszélyes részecskék viselkedését. Nemrég első alkalommal sikerült megfigyelni és a keletkezését is megérteni egy egzotikus tüneménynek: két sarki fény összeolvadásának és felerősödésének.

Az összetett jelenség feltérképezése nem volt egyszerű: olyan nagy méretskálán mutatkozott, hogy húsz földi állomás észleléseinek egybevetése kellett a teljes kép áttekintéséhez. Az észak-amerikai területén elszórtan található bázisok adataiból állították össze a hatalmas mozaikot, amelyen a sarki fény kontinens méretskálájú viselkedése tanulmányozható.

Az egyes kamerák adatainak összevetésekor az eltérő helyzet mellett figyelembe kellett venni, hogy azok más-más megvilágítási és időjárási viszonyok között dolgoztak, és eltérő szögben, eltérő távolságból láttak rá a fénytüneményekre.

Földi és űrbeli adatok

A kutatást a világűrből végzett mérések egészítették ki, a THEMIS műholdak révén. Ez a műholdcsoport öt azonos tagból áll, amelyeket - mint arról korábban beszámoltunk - 2006-ban bocsátották fel. Fő feladatuk annak megállapítása, hogy a sarki fény mitől erősödik fel váratlanul, szinte robbanásszerű hevességgel, létrehozva az úgynevezett geomágneses szubviharokat.

Szubvihar: A földi mágneses térben mutatkozó 1-3 óra időtartamú zavar. Az esemény során bolygónk erővonalai átrendeződnek, a magnetoszférában tárolt energia egy része hirtelen felszabadul. Ettől a sarki fény aktív és változékony lesz, az ekkor felerősödő sugárzások pedig veszélyesek lehetnek a műholdakra, valamint zavart szenvedhet a rádiós kommunikáció is.

Míg a felszíni megfigyelésekkel a fényjelenség mozgását, változását térképezték, a magasban a THEMIS műholdak a töltött részecskék viselkedését tanulmányozták bolygónk mágneses terében. Mindezek mellett még egy földi radarberendezés méréseit is felhasználták.

Larry Lyons és Toshi Nishimura (University of California-Los Angeles, UCLA) valamint kollégáik először dolgozták fel egységesen az eltérő forrásból érkezett adatokat, és ezért minden korábbinál részletesebben sikerült tanulmányozniuk egy ilyen "fellángolást" - és rekonstruálni annak kialakulását.

Három felvétel a sarki fények összeolvadásáról 2008. február 28-án (Toshi Nishimura/UCLA)

Folyamatok a világűrben

Az összeolvadás a Földünk mágneses terének a Nappal ellentétes irányban, a csóva formájában elnyúló, úgynevezett geomágneses uszállyával kapcsolatos. A sarki fény viselkedése ebben a több millió kilométer hosszú mágneses uszályban lejátszódó jelenségek szerint változik - tehát a magnetoszféra eseményeinek vizuálisan megjelenő "leképezésének" is tekinthető.

A sarki fény gyűrű a pólus körül (NASA)

A kitörés első lépéseként lassan mozgó és széles, függöny alakú sarki fény jelent meg. Eközben, sokkal távolabb egy kisebb, de élénken táncoló fényjelenség is fellépett a légkörben. Ez északról "csapódott" a közel mozdulatlan, nagyobb sarki fényhez, és összeolvadásukkal egy nagy és változékonya sarki fény keletkezett - robbanásszerűen heves aktivitást indítva.

Az észak-amerikai megfigyelőhálózat által rögzített sarki fények (NASA)

A műholdas adatok alapján mindennek a hátterében a következő állt: a fent említett magnetoszférikus uszályban egy viszonylag kis tömegű plazmanyaláb mozgott, ez felelt a kisebb, élénkebb sarki fényért. Utóbbi a plazmalepel távoli részén jelent meg, majd fokozatosan egyre közelebb jutott bolygónkhoz. Eközben a másik, nagyobb és nyugodtabb sarki fényt a plazmanyúlvány belső részén, a felsőlégkör határvidékén lévő kisebb instabilitások táplálták.

Amikor a befelé haladó plazmanyaláb találkozott ezekkel a belső instabilitásokkal, akkor összeolvadt velük, és aktív időszak kezdődött - a sarki fény pedig "kitörni" látszott. Az ütközést egy grönlandi radarállomás is igazolta, megfigyelve a bolygónk felé száguldó plazmanyalábot, amely végül a belső területek töltött részecskéivel összeolvadt.

A megfigyeléssel minden korábbinál pontosabban sikerült a szubviharok kialakulását a mágneses térben mozgó részecskékhez kapcsolni. Ha a további mérésekkel újabb összefüggéseket tárnak fel, idővel akár a sarki fény jellemzőiből is következtetni lehet majd a geomágneses térben zajló folyamatokra - esetleg részben előre is lehet jelezni majd őket.