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Les physiciens décrivent un nouveau type d’aurore boréale

Pendant des milliers d’années, les humains des latitudes plus élevées ont été fascinés par les aurores boréales – les aurores boréales et australes. Cependant, même après tout ce temps, les traînées éthérées de lumière dansant au-dessus du sol semblent contenir encore des secrets.

Dans une nouvelle étude, des physiciens dirigés par l’Université de l’Iowa ont rapporté une nouvelle caractéristique de l’affichage de la lumière de l’atmosphère terrestre. Après avoir examiné la vidéo prise il y a près de deux décennies, les chercheurs décrivent plusieurs cas dans lesquels une partie de l’aurore diffuse – la faible lueur de fond associée à la lumière plus vive généralement associée à l’aurore boréale – apparaît sombre, comme essuyée avec un buvard géant. . Puis, après une courte période de temps, la section noircie apparaît soudainement.

Les chercheurs disent que le comportement, qu’ils appellent «gommes aurorales diffuses», n’a jamais été mentionné dans la littérature scientifique. Les résultats sont affichés dans Le Journal of Geophysical Research and Space Physics.

L’aurore se produit lorsque des particules chargées s’écoulant du soleil – appelées le vent solaire – interagissent avec la bulle magnétique protectrice de la Terre. Certaines de ces particules s’échappent et tombent vers notre planète, et l’énergie libérée lors de la collision avec les gaz dans l’atmosphère terrestre génère la lumière associée aux aurores.

«La chose la plus importante à propos de ces gommes à effacer que nous ne savions pas avant mais que nous savons maintenant, c’est qu’elles existent», explique Alison Gaines, professeur agrégé au département de physique et d’astronomie de l’Iowa et co-auteur de l’étude. La question se pose: est-ce un phénomène courant qui a été négligé ou est-ce rare?

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“Savoir qu’ils existent signifie qu’il y a un processus qui les crée”, poursuit Jaynes, “et cela pourrait être un processus que nous n’avons pas encore commencé à examiner parce que nous ne savions pas encore que cela se produisait.”

Le 15 mars 2002, David Knudsen, physicien à l’Université de Calgary, a installé une caméra vidéo à Churchill, une ville de la baie d’Hudson au Canada, pour photographier les aurores boréales. Le groupe de Knudsen était un peu déçu; Les prévisions prévoyaient un ciel clair et sombre – des conditions généralement idéales pour observer les crépuscules – mais aucun éclairage éblouissant ne se produisait. Cependant, l’équipe utilisait une caméra spécialement conçue pour capturer la lumière de faible niveau, comme des lunettes de vision nocturne.

Bien que les scientifiques ne voyaient pour la plupart que l’obscurité en levant les yeux, la caméra capturait toutes sortes d’activités aurorales, y compris une séquence inhabituelle dans laquelle des zones de l’aurore diffuse disparaissaient, puis revenaient.

Knudsen, en regardant la vidéo pendant l’enregistrement, a griffonné dans son cahier, une faible «lueur» “pulsante”, qui se remplit alors en quelques secondes. “

«Ce qui m’a frappé, ce qui m’a fait écrire dans mon cahier, c’est quand une tache s’est allumée et s’est éteinte, le fond dispersé de l’aurore a été effacé», dit Knudson, un résident de Fort Dodge, Iowa, qui a étudié les aurores. Depuis plus de 35 ans, il est co-auteur de l’étude. «Il y avait un trou dans l’aurore en circulation. Puis ce trou s’est à nouveau rempli après une demi-minute environ. Je n’ai jamais rien vu de tel auparavant.

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Le mémo est resté inactif et la vidéo n’a pas été étudiée jusqu’à ce que Jaines, dans l’Iowa, la remette à l’étudiant diplômé Riley Troyer pour enquête. Jaynes a appris l’enregistrement de Knudsen lors d’une réunion scientifique en 2010 et s’est référée à la note de la gomme dans sa thèse de doctorat sur les aurores diffuses quelques années plus tard. Maintenant à la faculté de l’Iowa, elle voulait en savoir plus sur ce phénomène.

“Je savais qu’il y avait quelque chose là-bas”, dit Gaines, professeur adjoint au département de physique et d’astronomie. “Je savais que c’était différent et unique.” “J’ai quelques idées sur la façon de l’analyser, mais je ne l’ai pas encore fait. Je l’ai remis à Riley, et il est allé beaucoup plus loin en découvrant sa propre façon d’analyser les données et en tirant des conclusions importantes.”

Troyer, de Fairbanks, en Alaska, a accepté le poste avec enthousiasme.

«J’ai vu grandir des centaines d’aurores», dit Troyer, qui en est à sa troisième année de doctorat dans l’Iowa. «Cela fait partie de mon héritage, quelque chose que je peux étudier tout en gardant des liens avec ma provenance.

Troyer a créé un programme pour insérer des images dans la vidéo lorsque des gommes scintillantes étaient visibles. En tout, il a noté 22 événements effacés au cours de l’enregistrement de deux heures.

«La chose la plus précieuse que nous ayons trouvée a été de montrer le temps qu’il faut aux aurores boréales pour passer de l’événement de gomme (lorsque l’aurore diffuse est effacée) à être remplies ou colorées à nouveau», explique Troy, qui est l’auteur de l’événement correspondant. Aurores diffuses. Avoir de la valeur à cet égard aidera à la modélisation future des champs magnétiques. “

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Gaines dit qu’apprendre les gommes aurorales courantes est comme étudier l’ADN pour comprendre tout le corps humain.

«Les particules tombant dans notre atmosphère depuis l’espace peuvent affecter les couches de l’atmosphère et notre climat», explique Gaines. «Bien que les particules avec des aurores diffuses ne soient peut-être pas la cause principale, ce sont des blocs de construction plus petits qui peuvent nous aider à comprendre le système des aurores boréales dans son ensemble, et cela peut élargir notre compréhension de la façon dont les aurores se produisent sur d’autres planètes de notre système solaire.

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Les co-auteurs de l’étude sont Sarah Jones, du Goddard Space Flight Center de la NASA qui faisait partie de l’équipe Knudsen à Churchill, et Trond Trondsen, avec Keo Scientific Ltd. Cela a fait la caméra qui a filmé l’aurore qui se propage.

Analyse des données prise en charge par la NASA.

Delphine Perrault

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