Daterend uit de eerste eeuw, wetenschappers, filosofen en verslaggevers hebben opgemerkt dat er af en toe "heldere nachten, " wanneer een onverklaarbare gloed in de nachtelijke hemel waarnemers in de verte bergen laat zien, een krant lezen of op hun horloge kijken.

Een nieuwe studie geaccepteerd voor publicatie in Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union, gebruikt satellietgegevens om een ​​mogelijke verklaring voor deze raadselachtige historische verschijnselen te geven.

De auteurs suggereren dat wanneer golven in de bovenste atmosfeer samenkomen over specifieke locaties op aarde, het versterkt natuurlijk voorkomende airglow, een zwak licht aan de nachtelijke hemel dat vaak groen lijkt vanwege de activiteiten van zuurstofatomen in de hoge atmosfeer. Normaal gesproken, mensen merken geen airglow op, maar op heldere nachten kan het met het blote oog zichtbaar worden, het produceren van de onverklaarbare gloed gedetailleerd in historische waarnemingen.

Enkele, indien van toepassing, mensen observeren heldere nachten niet meer als gevolg van wijdverbreide lichtvervuiling, maar de nieuwe bevindingen tonen aan dat ze door wetenschappers kunnen worden gedetecteerd en mogelijk nog steeds merkbaar zijn in afgelegen gebieden. Heldere luchtgloed kan een zorg zijn voor astronomen, die te kampen hebben met het extra licht tijdens observaties met telescopen.

"Heldere nachten bestaan, en ze maken deel uit van de variabiliteit van airglow die kan worden waargenomen met satellietinstrumenten, " zei Gordon Herder, een aeronoom aan de York University in Toronto, Canada, en hoofdauteur van de nieuwe studie.

Een historisch mysterie

Historische verslagen van heldere nachten gaan eeuwen terug. Plinius de Oudere beschreef heldere nachten, gezegde, "Het fenomeen dat gewoonlijk 'nachtzon' wordt genoemd, d.w.z. een licht dat 's nachts uit de lucht komt, is gezien tijdens het consulaat van C. Caecilius en Cn. Papirius (~ 113 vGT), en vele andere keren, het geven van een schijn van dag tijdens de nacht."

Europese kranten en de wetenschappelijke literatuur berichtten ook over deze gebeurtenissen in 1783, 1908 en 1916.

"Het historische record is zo coherent, eeuwen teruggaan, de beschrijvingen lijken erg op elkaar, ' zei Herder.

Moderne waarnemingen van heldere nachten vanaf de aarde zijn praktisch onbestaande. Zelfs toegewijde airglow-onderzoekers zoals Shepherd en zijn collega's hebben nog nooit een echte heldere nacht met hun ogen gezien. Maar zelfs vóór de komst van kunstlicht, heldere nachten waren zeldzaam en zeer gelokaliseerd.

"Heldere nachten zijn verdwenen, ' zei Shepherd. 'Niemand ziet ze, niemand praat er meer over of neemt ze op, maar ze zijn nog steeds een interessant fenomeen."

Airglow-afwijkingen

Shepherd kende de historische waarnemingen en kon heldere nachtgebeurtenissen zien die worden weerspiegeld in luchtglowgegevens van de Wind Imaging Interferometer (WINDII), een instrument dat ooit werd gedragen door NASA's Upper Atmosphere Research Satellite (1991-2005), maar hij kon niet verklaren waarom de verschijnselen plaatsvonden.

Hij en zijn co-auteur, Youngmin Cho, een onderzoeksmedewerker aan de Universiteit van York, zocht naar mechanismen die ervoor zouden zorgen dat de luchtgloed op specifieke locaties zou toenemen tot zichtbare niveaus.

Airglow is afkomstig van emissies van verschillende kleuren licht door chemische reacties in de bovenste regionen van de atmosfeer. Het groene deel van airglow ontstaat wanneer licht van de zon moleculaire zuurstof splitst in individuele zuurstofatomen. Als de atomen weer bij elkaar komen, ze geven de overtollige energie af als fotonen in het groene deel van het zichtbare lichtspectrum, waardoor de lucht een groenachtige tint krijgt.

Om factoren te vinden die pieken in airglow zouden veroorzaken en heldere nachten zouden creëren, de onderzoekers zochten twee jaar aan WINDII-gegevens naar ongebruikelijke airglow-profielen, het uitsluiten van meteoren en aurora, die hun eigen kenmerkende handtekeningen hebben. Ze identificeerden 11 gebeurtenissen waarbij WINDII een piek in airglow-niveaus detecteerde die zichtbaar zouden zijn voor het menselijk oog, waarvan ze er twee in detail beschrijven in de studie.

Eindelijk, de onderzoekers koppelden de gebeurtenissen aan de ups en downs van zonale golven, grote golven in de bovenste atmosfeer die de wereld omcirkelen en worden beïnvloed door het weer. Wanneer de toppen van bepaalde golven op één lijn liggen, ze produceerden heldere nachtevenementen die meerdere nachten op een specifieke locatie konden duren. Deze gebeurtenissen waren vier tot tien keer helderder dan normale luchtgloed en zouden verantwoordelijk kunnen zijn voor de heldere nachten die door de geschiedenis heen zijn waargenomen.

"Deze [studie] is een zeer duidelijke, nieuwe benadering van het oude raadsel van wat sommige nachtelijke hemelen zo opmerkelijk helder maakt, en het antwoord is atmosferische dynamiek, " zei Jurgen Scheer, een aeronoom bij Instituto de Astronomía y Física del Espacio in Buenos Aires, die niet bij het onderzoek betrokken was. "We hebben nu een goed idee welke dynamische verschijnselen achter [airglow]-gebeurtenissen met extreme helderheid zitten."

Een heldere nacht observeren

Uit hun gegevens, de onderzoekers schatten dat op een specifieke locatie, zichtbare heldere nachten komen slechts één keer per jaar voor, en hun observatie zou berusten op een hemelwachter die vanaf een afgelegen locatie op een heldere, maanloze nacht met donkere ogen. Shepherd schat dat er ergens op aarde een heldere nacht plaatsvindt, op verschillende lengtes, op ongeveer 7 procent van de nachten.

Als een astronoom een ​​heldere nacht persoonlijk wilde meemaken, Shepherd vermoedt dat wetenschappers hun optreden kunnen voorspellen als ze de golven continu in de gaten houden, zodat ze konden berekenen wanneer hun pieken zouden uitlijnen.

De volgende uitdaging zal zijn om de waargenomen convergentie van deze golven te reproduceren door middel van modellering en om de effecten van andere soorten golven in de atmosfeer te overwegen, zei Scheer.

"Misschien is het een bijna dode vraag, "Zei Shepherd. "Ik heb het laatste woord voordat het sterft."