STEVE là một hiện tượng bầu trời hùng vĩ, tương tự như cực quang nổi tiếng, nhưng không được hiểu rõ lắm. Bây giờ, một nghiên cứu mới cung cấp một lời giải thích.
Một ví dụ tuyệt vời về màn hình STEVE, được chụp bởi Ryan Sault của Alberta Aurora Chaserers vào tối ngày 10 tháng 4 năm 2018, tại Prince George, British Columbia, Canada.
Tất cả chúng ta đều biết, hoặc thậm chí quen thuộc với cực quang - còn được gọi là ánh sáng phương bắc - những dải ánh sáng đẹp, lung linh đôi khi nhảy múa trên bầu trời đêm. Nhưng có một hiện tượng khác, ít được biết đến hơn gọi là STEVE (tăng cường tốc độ phát xạ nhiệt mạnh) cũng thế đặt trên màn hình tuyệt vời, nhưng cũng không hiểu. Bây giờ các nhà khoa học nghĩ rằng cuối cùng họ đã tìm ra nguyên nhân gây ra nó. Họ phát hiện ra rằng STEVE có các đặc điểm tương tự như các cực quang điển hình, nhưng cũng khác biệt duy nhất về cách thức hình thành.
Các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả đánh giá ngang hàng mới trong Thư nghiên cứu địa vật lý vào ngày 16 tháng 4 năm 2019.
Vào năm 2018, một nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra rằng STEVE là một loại phát sáng trên bầu trời khác biệt với các cực quang khác, nhưng các nhà nghiên cứu đã không biết điều gì gây ra nó. Dù nguồn gốc là gì, dường như các hạt không tích điện tấn công bầu khí quyển Trái đất giống như trong các cực quang điển hình. Nhưng, STEVE cũng có thể xuất hiện trong các cơn bão từ mạnh, loại tạo ra màn hình cực quang sáng nhất: do đó, một chút câu đố.Có một số màn hình tuyệt vời của STEVE năm 2018, thu hút nhiều sự chú ý trên phương tiện truyền thông xã hội và thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu.
Không giống như các cực quang khác, được coi là những dải ruy băng lớn, màu xanh lá cây rực rỡ, STEVE là một dải ruy băng mỏng hơn màu đỏ hồng hoặc màu hoa cà trải dài từ đông sang tây, và kéo dài ra phía nam theo vĩ độ so với các cực quang khác. STEVE màn hình xuất hiện lên rất cao trong khí quyển, vào khoảng 15.000 dặm (25.000 km) độ cao. Tuy nhiên, những màn hình STEVE này cũng thường đi kèm với các cột ánh sáng xanh thẳng đứng khác gọi là Picket fence Auroras cũng chưa được hiểu rõ cho đến bây giờ.
Một bức ảnh đẹp khác về màn hình STEVE, gần Kamloops, BC, Canada, vào ngày 26 tháng 9 năm 2016. Hình ảnh qua Dave Markel.
Trong bức ảnh tuyệt vời này, có thể nhìn thấy cả màn hình STEVE màu hoa cà và màn hình Picket fence Aurora màu xanh lá cây. Ảnh chụp vào ngày 8 tháng 5 năm 2016 gần Keller, Washington. Hình ảnh qua Rocky Raybell.
Một màn hình Picket fence Aurora tuyệt đẹp gần Núi Anarchist, BC, Canada vào ngày 15 tháng 9 năm 2017. Hình ảnh qua Debra Ceravolo.
Bây giờ, nghiên cứu mới đã xác định chính xác hai nguyên nhân của hai hiện tượng - các electron năng lượng như các cực quang khác, cũng như đốt nóng các hạt tích điện khác trong khí quyển - tạo ra cả STEVE và Picket fence Auroras. STEVE được gây ra bởi sự gia nhiệt của các hạt tích điện - gia nhiệt plasma - trong bầu khí quyển phía trên, nhưng Picket fence Auroras là kết quả của các cơ chế tương tự như cực quang điển hình. Như Bea Gallardo-Lacourt, một nhà vật lý không gian tại Đại học Calgary và là đồng tác giả của nghiên cứu mới, đã giải thích:
Cực quang được xác định bởi sự kết tủa hạt, các electron và proton thực sự rơi vào bầu khí quyển của chúng ta, trong khi ánh sáng khí quyển STEVE đến từ sự nóng lên mà không có kết tủa hạt. Do đó, các electron kết tủa gây ra hàng rào xanh lá cây là cực quang, mặc dù điều này xảy ra bên ngoài vùng cực quang, vì vậy nó thực sự độc đáo.
Các nhà nghiên cứu đã có thể đi đến những kết luận này bằng cách nghiên cứu cả dữ liệu vệ tinh và hình ảnh mặt đất của các sự kiện STEVE. Dữ liệu từ một số vệ tinh đã được phân tích khi các vệ tinh vượt qua các sự kiện STEVE vào tháng 4 năm 2008 và tháng 5 năm 2016. Dữ liệu đó sau đó được so sánh với các bức ảnh được chụp bởi các nhiếp ảnh gia cực quang nghiệp dư. Trong trường hợp hiển thị STEVE, người ta đã phát hiện ra rằng các hạt tích điện trong tầng điện ly - trong một dòng sông sông suối - va chạm với nhau. Ma sát tạo ra nhiệt và kết quả là các hạt phát ra ánh sáng màu hoa cà. Điều này tương tự như cách điện trong bóng đèn sợi đốt làm nóng dây tóc cho đến khi nó phát sáng.
Nghệ sĩ khái niệm về từ trường trong một sự kiện STEVE, mô tả vùng plasma rơi vào vùng cực quang (màu xanh lá cây), plasmasphere (màu xanh) và ranh giới giữa chúng được gọi là plasmapause (màu đỏ). Hình ảnh thông qua Emmanuel Masongsong, UCLA / Yukitoshi Nishimura, BU và UCLA.
Mặt khác, Picket fence Auroras, được tạo ra bởi các electron năng lượng đánh vào bầu khí quyển Trái đất từ không gian. Điều này tương tự như cực quang thông thường ở các vĩ độ phía bắc, ngoại trừ việc các hạt này có xu hướng tấn công bầu khí quyển xa hơn về phía nam theo vĩ độ. Các electron được cung cấp năng lượng bởi các sóng tần số cao di chuyển từ tầng điện từ Trái đất đến tầng điện ly; khi các electron bị đánh bật ra khỏi từ quyển, chúng tạo ra các mô hình sọc gợi nhớ đến một hàng rào picket. Quá trình này xảy ra đồng thời ở cả hai bán cầu, cho thấy nguồn của các hạt đủ cao trên Trái đất để các hạt có thể ảnh hưởng đến cả hai bán cầu cùng một lúc.
Các sự kiện STEVE cũng là một cách tuyệt vời để công chúng tham gia vào nghiên cứu cực quang. Ảnh chụp từ mặt đất có thể cung cấp dữ liệu thời gian và vị trí cụ thể, rất có giá trị đối với các nhà khoa học. Như Toshi Nishimura, một nhà vật lý không gian tại Đại học Boston và là tác giả chính của nghiên cứu mới, cho biết:
Khi các máy ảnh thương mại trở nên nhạy cảm hơn và tăng sự phấn khích về cực quang lan truyền qua phương tiện truyền thông xã hội, các nhà khoa học công dân có thể hoạt động như một mạng lưới cảm biến di động, và chúng tôi rất biết ơn họ đã cung cấp cho chúng tôi dữ liệu để phân tích.
Một ví dụ tuyệt đẹp về một cực quang thường xuyên của người Hồi giáo, được nhìn thấy vào ngày 2 tháng 11 năm 2016, từ một chiếc máy bay bay qua miền bắc Canada gần Vòng Bắc Cực. Hình ảnh thông qua Shreenivasan Manievannan.
Tìm hiểu về các hiện tượng kỳ lạ như STEVE và Picket fence Auroras không chỉ giúp các nhà khoa học hiểu nguyên nhân gây ra chúng mà còn liên quan đến các hiện tượng cực quang khác và điều gì thúc đẩy các quá trình phức tạp như vậy trong bầu khí quyển Trái đất khi nó tương tác với các hạt tích điện từ không gian. Điều này hữu ích không chỉ để hiểu bản thân các hiện tượng, mà còn là cách bảo vệ chống lại các tác động bất lợi có thể có đối với tín hiệu radio và GPS, vốn là các dịch vụ quan trọng trong thế giới công nghệ ngày nay.
Điểm mấu chốt: Nhờ dữ liệu từ cả công chúng và vệ tinh, các nhà khoa học hiện đã tìm ra nguyên nhân gây ra cả hiện tượng STEVE và Picket fence Aurora, ít được biết đến nhưng cũng giống như màn hình bầu trời đẹp như cực quang.