De første resultatene fra rakettoppskytningen i 2021 belyser auroras fødsel

19. desember 2024 / Rod Boyce

https://www.gi.alaska.edu/news/first-results-2021-rocket-launch-shed-light-auroras-birth

Nylig publiserte resultater fra et eksperiment fra 2021 ledet av en forsker fra University of Alaska Fairbanks har begynt å avsløre partikkelnivåprosessene som skaper den typen auroras som danser raskt over himmelen.

Kinetic-skala energi- og momentumtransport-eksperimentet — KiNET-X — løftet av fra NASAs Wallops Flight Facility i Virginia 16. mai 2021, i sluttminuttene av den siste natten av det ni dager lange lanseringsvinduet.

UAF-professor Peter Delameres analyse av eksperimentets resultater ble publisert 19. november i Fysikk i plasma.

“De blendende lysene er ekstremt kompliserte, ” sa Delamere. “Det skjer mye der inne, og det skjer mye i jordas rommiljø som gir opphav til det vi observerer.

“Å forstå årsakssammenheng i systemet er ekstremt vanskelig, fordi vi ikke vet nøyaktig hva som skjer i rommet som gir opphav til lyset vi observerer i auroraen, ” sa han. “KiNET-X var et meget vellykket eksperiment som vil avsløre flere av auroras hemmeligheter. ”

Vil du ha mer? Les det dramatiske historien om KiNET-X-oppdraget i 12 korte avdrag som inkluderer videoer, animasjoner og tilleggsfotografier.

En av NASAs største klingende raketter steg høyt over Atlanterhavet inn i ionosfæren og frigjorde to dunker med bariumtermitt. Dunkrene ble deretter detonert, en på omtrent 249 mil høy og ett 90 sekunder senere på den nedadgående banen på omtrent 186 mil, nær Bermuda. De resulterende skyene ble overvåket på bakken ved Bermuda og av et NASA-forskningsfly.

Eksperimentet hadde som mål å gjenskape et miljø der den lave energien fra solvinden blir den høye energien som skaper de raskt bevegelige og skimrende gardinene kjent som den diskrete auroraen. Gjennom KiNET-X er Delamere og kolleger på eksperimentet nærmere forståelsen av hvordan elektroner akselereres.

“Vi genererte energiske elektroner, ” Delamere sa. “Vi genererte bare ikke nok av dem til å lage en aurora, men den grunnleggende fysikken assosiert med elektronenergiisering var til stede i eksperimentet. ”

Eksperimentet hadde som mål å skape en Alfvén-bølge, en type bølge som eksisterer i magnetiserte plasmaer som de som finnes i solens ytre atmosfære, Jordens magnetosfære og andre steder i solsystemet. Plasmas — en form for materie som i stor grad består av ladede partikler — kan også opprettes i laboratorier og eksperimenter som KiNET-X.

Alfvén-bølger stammer når forstyrrelser i plasma påvirker magnetfeltet. Plasmaforstyrrelser kan forårsakes på forskjellige måter, for eksempel ved plutselig injeksjon av partikler fra solfakkel eller interaksjon av to plasmaer med forskjellige tettheter.

KiNET-X skapte en Alfvén-bølge ved å forstyrre det omgivende plasmaet med injeksjon av barium i den øvre øvre atmosfæren.

Sollys konverterte bariumet til et ionisert plasma. De to plasmaskyene samhandlet, og skapte Alfvén-bølgen.

At Alfvén-bølgen øyeblikkelig opprettet elektriske feltlinjer parallelt med planetens magnetfeltlinjer. Og som teoretisert, akselererte det elektriske feltet elektronene betydelig på magnetfeltlinjene.

“Det viste at bariumplasmaskyen koblet med og overførte energi og fart til det omgivende plasmaet i et kort øyeblikk, ” sa Delamere.

Overføringen manifestert som en liten stråle av akselererte bariumelektroner på vei mot Jorden langs magnetfeltlinjen. Strålen er bare synlig i eksperimentets magnetfeltlinjedata.

“Det er analogt med en auroral stråle av elektroner, ” sa Delamere.

Han kaller det eksperimentets “gyldne datapunkt. ”

Analyse av bjelken, bare synlig som forskjellige nyanser av grønne, blå og gule piksler i Delameres datapilder, kan hjelpe forskere å lære hva som skjer med partiklene for å skape de dansende nordlysene.

Resultatene så langt viser et vellykket prosjekt, et som til og med kan tillate mer informasjon fra forgjengereksperimentene.

KOMMENTARER: NÅ BURDE VEL DETTE VÆRE NOK TIL Å SI AT «NORDLYSET» ER MAN MADE??

“Det er et spørsmål om å prøve å brette sammen hele bildet ved å bruke alle dataproduktene og numeriske simuleringer, ” sa Delamere.

Tre UAF-studenter som gjorde doktorgradsforskning ved UAF Geophysical Institute deltok også. Matthew Blandin støttet optiske operasjoner ved Wallops Flight Facility, Kylee Branning opererte kameraer på et NASA Gulfstream III-fly fra Langley Research Center, også i Virginia, og Nathan Barnes hjalp til med datamodellering i Fairbanks ..

Eksperimentet inkluderte også forskere og utstyr fra Dartmouth College, University of New Hampshire og Clemson University.