Aurora Borealis: Die NASA lüftet das Geheimnis der Nordlicht-Cousine - pulsierende Auroren

Brian Wu 15. Januar 2015 14:34 EST

Die Aurora Borealis, besser bekannt als das Nordlicht, ist eines der spektakulärsten Naturschauspiele, das seit Generationen die Fantasie der Menschen anregt. Angesichts ihrer großen Beliebtheit plant die NASA, die Aurora Borealis in den kommenden Wochen mit mehreren unbemannten Raketensonden in Alaska zu erforschen.

Die Missionen werden untersuchen, welche Rolle die Auroren in den globalen Wettermustern der Erde spielen und welche Auswirkungen sie auf die Atmosphäre des Planeten haben. Obwohl dies nicht die ersten Raketensonden sind, die in eine Aurora geschickt wurden, "werden sie uns eine Fülle von Informationen liefern, die wir bisher noch nicht hatten", sagt Charles Swenson, Professor für Elektrotechnik und Computertechnik an der Utah State University und Principal Investigator für eine der Sonden , bekannt als Auroral Spatial Structures Probe (ASSP).

Laut NASA wird das Nordlicht durch Partikel verursacht, die von der Sonne fließen und im Erdmagnetfeld gefangen sind. Diese Partikel interagieren mit Molekülen atmosphärischer Gase, die die berühmten leuchtenden roten und grünen Farben der Aurora hervorrufen. Es ist bekannt, dass dieser Fluss von Partikeln aus der Sonne und das Magnetfeld der Sonne die Erde auf vielfältige Weise beeinflusst. Geomagnetische Stürme stören die Funkkommunikation, schädigen Satelliten und können sogar Stromversorgungssysteme ausschalten.

Das Hauptziel des ASSP ist es zu untersuchen, wie die Hitze der Aurora Satelliten in der Erdumlaufbahn beeinflussen kann. Andere Sonden, deren Start geplant ist, werden auch Fragen untersuchen, wie die Erdatmosphäre auf die Auroren reagiert und wie sie das Ozon beeinflussen.

Insgesamt werden die Sonden ein besseres Verständnis des physikalischen und elektrischen Aufbaus der oberen Atmosphäre sowie der Auswirkungen von Polarlichtern und geomagnetischen Stürmen auf die Stromnetzinfrastruktur auf der ganzen Welt liefern.

Doch bevor die Raketen starten können, "brauchen wir die Zusammenarbeit von Weltraumwetter und Landwetter", nämlich aktives Polarlicht und klaren Himmel, sagt Swenson. "Die Aussichten für Aurora für die nächsten Tage sind nicht vielversprechend, aber unsere Prognosefähigkeit ist nicht so gut. Wir könnten immer noch gute Bedingungen haben."

Die Raketen werden aus der Poker Flat Research Range in der Nähe von Fairbanks mit einer erwarteten Gesamtflugzeit von 14 Minuten abgefeuert, von denen 10 für die Datenerfassung bestimmt sind. "Die Sonde ist ein Einwegartikel und wird im Nordpolarmeer verspritzt", sagt Swenson. Die anderen Sonden, wie die ASSP, haben sehr ähnliche Flugzeiten und sind ebenfalls verfügbar. Die Planung wird ähnlich wie die ASSP im Nordpolarmeer niedergehen.

Die Geheimnisse der pulsierenden Auroren, ein Phänomen, das mit dem Nordlicht zusammenhängt, wurden von der NASA endlich aufgedeckt, die den weniger bekannten Verwandten der Aurora borealis und australis seit Jahren untersucht.

Obwohl die Polarlichter Aurora borealis und Australis, auch Nord- und Südlicht genannt, gut untersucht wurden und Wissenschaftler wissen, dass sie durch Sonnenpartikel und energiereiche Strahlung, die auf die Magnetblase der Erde trifft, erzeugt werden, war unklar, was pulsierende Polarlichter verursacht.

Pulsierende Auroren sind nur in der Nähe der Pole zu sehen und erleuchten den Himmel mit kurzen Impulsen von Grün, Lila und Rot.

Forschungen, die durch die NASA-Mission "Time History of Events" und "Macroscale Interactions" während der Substorms-Mission (THEMIS) sowie durch Japans "Exploration of Energization and Radiation in Geospace" (ERG) aufgedeckt wurden, könnten das Rätsel endgültig gelöst haben.

Die US-Raumfahrtbehörde gibt an, dass die pulsierenden Lichter durch Plasma in der Magnetosphäre verursacht werden, das die aus dem Weltraum kommenden Elektronen stört und ein kurzes, pulsierendes Leuchten erzeugt.

Die NASA lüftet das Mysterium der Cousine der Nordlichter - die pulsierenden Auroren

RÜCKLAUF: Die NASA braucht Ihre Fotos von Wolken

Der neue Aurora-Typ wurde von einer Sammlung von Bürgerwissenschaftlern in Kanada entdeckt, die sie liebevoll „Steve“ nannten. Im Gegensatz zu anderen Aurora-Typen erscheint das Phänomen als schmales, leuchtendes Band mit einem deutlichen violetten Lichtband mit grünem „Lattenzaun“. Akzente, die von Ost nach West am Himmel tanzen.

Notanee Bourassa, ein solcher Bürgerwissenschaftler, wusste, dass das, was er am Nachthimmel sah, nicht normal war. Bourassa fotografiert oft den Nachthimmel mit Nikon D810 bis in die frühen Morgenstunden. Als ein dünnes violettes Lichtband auftauchte und anfing zu leuchten, wurde er nach fast 30 Jahren sternenklarer Erfahrung darauf aufmerksam, dass es sich nicht um eine Aurora handelte, sondern um etwas anderes.

Von 2015 bis 2016 haben Leute wie Bourassa 30 Berichte über diese seltsam gefärbten Lichter in Online-Foren und mit einem Team von Wissenschaftlern geteilt, die ein Projekt namens Aurorasaurus durchführen.

Fotografiert von Megan Hoffman
Nikon D750 14.0 mm f / 2.8 ISO 3200, 15 Sek

Aurorasaurus wird von Liz MacDonald, einer Wissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA, geleitet und ist ein von der NASA finanziertes Citizen Science-Projekt, das die Aurora Borealis anhand von Berichten verfolgt, die von Nutzern eingereicht wurden.

Steve ist eine wichtige Entdeckung, die möglicherweise der einzige visuelle Hinweis darauf ist, dass eine chemische oder physikalische Verbindung zwischen der Aurorazone mit höherem Breitengrad und der subauroralen Zone mit niedrigerem Breitengrad besteht, in der die meisten Auroren auftreten

STEVE kann uns helfen zu verstehen, wie die chemischen und physikalischen Prozesse in der oberen Erdatmosphäre manchmal spürbare lokale Auswirkungen auf die unteren Teile der Erdatmosphäre haben können", Sagte MacDonald. “Dies gibt einen guten Einblick in die Funktionsweise des gesamten Erdsystems.”

Die NASA möchte, dass Sie beim Fotografieren eines neuen Himmelsphänomens helfen, das die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern, Fotografen und Astronauten gleichermaßen auf sich zieht.

Nachfolgend finden Sie Tipps der NASA, um STEVE zu finden und was sie bisher gelernt haben.

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Die ERG im Orbit

Die NASA sagte: „In der Magnetosphäre befindet sich eine Art Plasmawelle, die als Whistler-Mode-Chorus bekannt ist.

Diese Wellen haben charakteristische steigende Töne, die an die Geräusche von zwitschernden Vögeln erinnern, und können die Elektronen effizient stören.

„Wenn diese Wellen in der Magnetosphäre auftreten, wandern einige der von der Welle gestreuten Elektronen in die Erdatmosphäre und verursachen die pulsierenden Auroren.

Auroren werden durch Sonnenpartikel und energiereiche Strahlung verursacht, die auf die Magnetblase der Erde treffen

„Die Mehrpunktbeobachtungen der ERG-Satelliten und der bodengestützten All-Sky-Kameras der THEMIS-Mission ermöglichten es den Wissenschaftlern, Ursache und Wirkung genau zu bestimmen und das Ereignis von Anfang bis Ende zu verfolgen.

„Chorwellen wurden um andere Planeten im Sonnensystem beobachtet, einschließlich Jupiter und Saturn.

„Wahrscheinlich können die um die Erde beobachteten Prozesse dazu beitragen, die Auroralmerkmale dieser Gasriesen sowie der Planeten um andere Sterne zu erklären.

"Die Ergebnisse helfen den Wissenschaftlern auch, besser zu verstehen, wie Plasmawellen Elektronen beeinflussen können - etwas, das in Prozessen im gesamten Universum auftritt."

Verboten

Die NASA wird ein Raumschiff mit fünf Satelliten starten, um die Geheimnisse des Ursprungs der Aurora Borealis zu lüften.

Die zweijährige Mission namens THEMIS - eine Abkürzung für Time History of Events und Macroscale Interactions während Substorms - wird von einem Team der University of California in Berkeley koordiniert.

Sobald die Satelliten aufgestellt sind, richten sie sich alle vier Tage unterhalb Nordamerikas aus, um die Bildung der Aurora borealis zu beobachten, einem hellen Lichtspiel am Nachthimmel über dem Polargebiet, das gemeinhin als Nordlicht bekannt ist. Vor Ort werden Stationen in Alaska und in Kanada die bunten Phänomene fotografieren.

"Dies ist ein herausforderndes Projekt, das alte Mythen durch wissenschaftliche Erklärungen für den sichtbaren Beweis der Erdmagnetosphäre durch die Lichter ersetzen wird, die uns vor den fatalen Auswirkungen des Sonnenwinds schützt", sagte Frank Snow, THEMIS-Missionsmanager der National Aeronautics and Space Administration.

Die Wissenschaftler hoffen, dass die fünf gemeinsam operierenden Satelliten den genauen Ort bestimmen können, an dem die Aurora borealis beginnt.

Wissenschaftler glauben derzeit, dass die Lichter durch Sonnenwinde verursacht werden, die deformiert werden, wenn sie das Magnetfeld der Erde erreichen, und beim Fangen im Wind eine Art Schwanz bilden.

Die in diesem „Schwanz“ gespeicherte Energie wird sporadisch freigesetzt, verursacht Stürme am Äquator und breitet sich dann in Richtung Nord- und Südpol aus, wo sie das Aurora-Borealis-Phänomen hervorruft.

Während Wissenschaftler eine gute Idee haben, wie das funktioniert, Sie konnten nicht erklären, wo sich in der Magnetosphäre die Energie des Sonnenwinds in ein spektakuläres Phänomen des Lichts verwandelt.

Ein Satellit, der früher gestartet wurde, um den Ursprung der Aurora borealis zu untersuchen, lieferte nicht die erwarteten Ergebnisse.

Die fünf THEMIS-Satelliten werden eine identische Reihe von Sensoren zur Überwachung elektrischer und magnetischer Partikel tragen. Alle vier Tage werden sie am Rand des Erdmagnetfelds ausgerichtet, um die in der Magnetosphäre beobachteten Störungen zu überwachen.

Das Schlüsselelement der Mission ist die Fähigkeit, Daten aus fünf verschiedenen Blickwinkeln gleichzeitig zu erfassen.

"Wir glauben, dass dieses Projekt eine neue Ära des Verständnisses über die Natur der Sonne-Erde-Verbindungen einläuten wird", sagte Vassilis Angelopoulos, der THEMIS-Forschungsleiter und Mitglied des UC Berkeley-Teams.

"Viele der zukünftigen wissenschaftlichen Missionen von Nasa werden Konstellationen von Satelliten sein, die simultane dreidimensionale Ansichten der Natur liefern", sagte Snow von der NASA.

"Themis wird uns ein tieferes Verständnis der Auswirkungen des Sonnenwinds auf die Erde vermitteln und wichtige Daten für unsere bemannten Erkundungen auf dem Weg zum Mond und darüber hinaus liefern", sagte er.

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