Een nieuw poollichtverschijnsel dat een jaar geleden door Finse onderzoekers werd ontdekt, wordt waarschijnlijk veroorzaakt door gebieden met een verhoogde zuurstofatoomdichtheid in een atmosferisch golfkanaal. De speculatieve verklaring van de onderzoekers vond steun in een nieuwe studie.

Waarnemingen van onderzoekers van de Universiteit van Helsinki verhoogden de validiteit van een speculatief mechanisme volgens welke een type aurora borealis genaamd 'duinen' wordt geboren. In de nieuwe studie foto's van het fenomeen gemaakt door een internationale groep hobbyisten in Finland, Noorwegen en Schotland werden vergeleken met gelijktijdige satellietgegevens.

Het zeldzame type aurora borealis werd op 20 januari 2016 aan de hemel gezien en vastgelegd op foto's die door verschillende hobbyisten zijn gemaakt.

"De duinen waren bijna vier uur te zien in een zeer uitgestrekt gebied, met het patroon dat zich ongeveer 1 uitstrekt, 500 kilometer van oost naar west en zo'n 400 kilometer van noord naar zuid, ", zegt postdoctoraal onderzoeker Maxime Grandin van het Centre of Excellence in Research of Sustainable Space, gecoördineerd door de Universiteit van Helsinki.

Nuttig foto- en videomateriaal werd verzameld in nauwe samenwerking met Finse aurora borealis-hobbyisten, gebruikmakend van zowel internet als sociale media. Onder andere, er werd een time-lapse-video gevonden die op de bewuste avond is gemaakt door een Schotse hobbyist. De video werd gebruikt om de voortplantingssnelheid van de duinen op meer dan 200 m/s te schatten.

De studie werd gepubliceerd in de gewaardeerde AGU-vooruitgang logboek.

Geldigheid van de golfgeleidertheorie bevestigd

Noorderlicht wordt geboren wanneer geladen deeltjes door de zon worden uitgestoten, zoals elektronen, botsen met zuurstofatomen en stikstofmoleculen in de atmosfeer van de aarde. De botsing prikkelt tijdelijk de atmosferische soort, en deze opwinding komt vrij in de vorm van licht.

Nieuwe soorten aurora borealis worden zelden ontdekt. De identificatie van deze nieuwe poollichtvorm vorig jaar was het resultaat van een uitzonderlijke samenwerking tussen hobbyisten die voor observaties zorgden en onderzoekers die de materie gingen onderzoeken.

De nieuwe poolvorm genaamd duinen is relatief zeldzaam, en zijn vermoedelijke oorsprong is eigenaardig.

"De verschillen in helderheid binnen de duingolven lijken te worden veroorzaakt door de verhoogde dichtheid van zuurstofatomen in de lucht, " zegt professor Minna Palmroth.

Een jaar geleden, onderzoekers van het Centre of Excellence in Research of Sustainable Space concludeerden dat de duinachtige vorm van het nieuwe poollichtemissietype zou kunnen worden veroorzaakt door concentraties zuurstof in de lucht. Aangenomen wordt dat deze verhoogde dichtheid van zuurstofatomen wordt veroorzaakt door een atmosferische golf die bekend staat als een mesosferische boring die horizontaal beweegt binnen een golfgeleider die zich in de bovenste atmosfeer bevindt.

Deze zeldzame golfgeleider is gemaakt tussen de grens van de atmosferische laag die bekend staat als de mesosfeer, die de mesopauze wordt genoemd, en een inversielaag die met tussenpozen wordt gevormd onder de mesopauze. Hierdoor kunnen golven van een bepaalde golflengte lange afstanden door het kanaal afleggen zonder te zakken.

De waarnemingen van elektronenneerslag en temperatuur die in de onlangs gepubliceerde studie zijn gedaan, ondersteunden de interpretaties van de oorsprong van de duinen die een jaar eerder waren gemaakt. Er is een onafhankelijke waarneming gedaan van de golfgeul die in het duingebied verschijnt, maar er zijn nog geen waarnemingsgegevens voor de mesosferische boring zelf.

"Volgende, we gaan op zoek naar waarnemingen van de mesosferische boring in de golfgeleider, ' Zegt Maxime Grandin.

Volgens de waarnemingsgegevens elektronenneerslag vond plaats in het gebied waar de duinen op 20 januari 2016 verschenen. het is zeer waarschijnlijk dat er elektronen bij betrokken waren die de juiste energie hadden om poollichtemissies teweeg te brengen op een hoogte van ongeveer 100 kilometer. De waarnemingen werden verzameld door het SSUSI-instrument gedragen door een DMSP-satelliet, welke maatregelen, onder andere, elektronen precipitatie.

Op de bewuste avond er was een uitzonderlijk sterke temperatuurinversielaag in de mesosfeer, of een barrière die wordt gegenereerd door luchtlagen met verschillende temperaturen. De inversielaag geassocieerd met de oorsprong van het golfkanaal werd gemeten met het SABRE-instrument dat door de TIMED-satelliet werd gedragen. De waarneming ondersteunt de hypothese volgens welke de poollichtvorm ontstaat in gebieden met een verhoogde zuurstofdichtheid die voorkomen in de golfgeleider van de bovenste atmosfeer.