Ученые впервые точно измерили высоту синего полярного сияния

По мере восхода солнца освещенная часть сияния начинается на больших высотах и постепенно распространяется вниз. Автор: Национальный институт термоядерного синтеза

Исследователи впервые точно измерили высотное распределение синих азотных ионных (N₂⁺) полярных сияний с помощью гиперспектральной камеры HySCAI, установленной в Кируне, Швеция.

Новый метод использует явление, при котором высота освещения сияния солнечным светом меняется по мере наступления утренних сумерек. Это позволило точно определить, что пик интенсивности свечения находится на высоте около 200 км.

Полярные сияния возникают, когда электроны из космоса сталкиваются с атмосферой Земли. Разные цвета — красный, зеленый, фиолетовый — зависят от того, какие атомы или молекулы светятся.

Как измерили высоту?

Традиционные методы требуют нескольких камер в разных местах для стереоскопической съемки. Новый подход использует только одну гиперспектральную камеру, которая регистрирует резонансное рассеянное свечение, возбуждаемое солнечным светом.

Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.

Преимущества гиперспектральной камеры

Обычные камеры не могут различить солнечный свет и резонансное рассеянное свечение во время сумерек. Гиперспектральная камера анализирует свет с чрезвычайно высокой спектральной точностью, позволяя точно разделить эти компоненты.

Анализ данных от 21 октября 2023 года показал, что во время утренних сумерек интенсивность свечения ионов азота достигает пика на высоте 200 км, хотя ночью она максимальна на 130 км.

Это указывает на то, что ионы азота могут существовать на больших высотах, чем считалось ранее, и позволяет проверить теоретические модели формирования полярных сияний.

Значение открытия

Метод открывает новые возможности для исследований полярных сияний и может помочь решить давнюю проблему генерации и переноса ионов азота в ионосфере.

Ожидается, что междисциплинарные исследования будут продолжены в сотрудничестве с университетами и научными институтами по всему миру.