Modré polární světlo představuje vědcům záhadu
Spektakulární modrá polární světla byla objevena v neočekávané výšce. To je fenomén, který vzbuzuje otázky, a vědci sledují dva přístupové mechanismy k jeho vysvětlení.
V Kiruně, když se nabitá plasma ze Slunce setká s magnetickým polem Země, mohou lidé obdivovat na obloze spektakulární barevná polární světla. Obvykle jsou aurory červené nebo zelené, avšak velmi vzácně se také může objevit modré polární světlo. Japonský výzkumný tým nedávno odhalil překvapující fenomén: Modrá polární světla se objevují výrazně výše, než se očekávalo.
Dne 21. října 2023, vědci pozorovali modrá polární světla na Kiruna Esrange Optical Platform Site v severním Švédsku během astronomického svítání. To, co bylo pozorováno, je zvláštní: Charakteristická modrá emisní barva, způsobená ionizovanými molekulami dusíku (N₂⁺), se objevila ve výšce přibližně 200 kilometrů. Teoretické modely však předpovídaly výšku pouze od 120 do 160 kilometrů.
Modré polární světlo svítí ve výšce 200 kilometrů
Aby tuto nesrovnalost objasnili, tým vedený Katsumim Idou z Národního institutu pro fúzní vědu v Japonsku použil inovativní metodu. Využili HyperSpektrální kameru pro aurorální zobrazování (HySCAI), která nejenže pořizuje snímky, ale současně analyzuje celé spektrum světla. Klíčový trik: Během svítání se stín Země postupně posouvá dolů. Sluneční světlo dosahuje stále nižších vrstev atmosféry a tím stimuluje ionizované molekuly dusíku k osvětlení – proces zvaný rezonanční rozptyl.
Emise začíná „na východě stoupat a poté se rozšiřuje k magnetickému zenitu,“ uvádějí vědci ve své studii. Sledováním, kdy emise z různého pohledu rostla, dokázali odečíst výšku osvětlené vrstvy. Výsledkem bylo, že nejsilnější emise se objevila, když stínová hranice dosáhla přesně výšky 200 kilometrů.
Proč svítí dusík v takové výšce?
Ale proč se ionizované molekuly dusíku objevují v takové výšce? Vědci diskutují o dvou mechanizmech: Buď N₂⁺-ionty stoupají z nižších vrstev nahoru, nebo vznikají až ve velké výšce prostřednictvím chemické výměny. Vědci přiznávají, že „žádný z těchto dvou mechanizmů nemohou vyloučit.“ Dřívější model předpověděl, že produkce N₂⁺ prostřednictvím výměny náboje s kyslíkovými ionty dosahuje maxima v 200 až 210 kilometrech výšky – přesně tam, kde aktuální měření ukázala vrchol.
Výsledky, publikované v odborném časopise Geophysical Research Letters, poskytují důležité indikace o dosud nepochopených procesech v horní atmosféře. Další výzkumy jsou potřebné k tomu, aby bylo konečně vyřešeno tajemství těchto vysoko letících modrých polárních světel. Nová měřicí metoda by mohla pomoci lépe porozumět dynamice ionosféry, vrstvy atmosféry, která hraje také důležitou roli v rádiových přenosech a satelitní navigaci.
