Σπάνιο κόκκινο πολικό σέλας, το οποίο παρατηρήθηκε πάνω από τη νότια Κάτω Σαξονία της Γερμανίας κατά τη διάρκεια της έντονης γεωμαγνητικής καταιγίδας τον Μάιο του 2024, προσφέρει νέα στοιχεία για την κατανόηση της προέλευσής του.
Με τη μυστηριώδη λάμψη τους και τα εντυπωσιακά πέπλα χρωμάτων που σχηματίζουν, τα πολικά σέλαα μαγεύουν ακόμη και τους πιο έμπειρους ερευνητές. Όταν μια ιδιαίτερα ισχυρή ηλιακή καταιγίδα έφτασε στη Γη τη νύχτα της 10ης Μαΐου 2024, και οι σχετικές ιστοσελίδες προέβλεπαν την εμφάνιση σέλαος ακόμη και στη νότια Κάτω Σαξονία της Γερμανίας, αρκετοί ερευνητές από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μπράουνσβαϊγκ, το Ινστιτούτο Fraunhofer για την Τεχνολογία Επιφανειών και τις Λεπτές Μεμβράνες (IST), το Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν και το Ινστιτούτο Max Planck για την Έρευνα του Ηλιακού Συστήματος (MPS) έσπευσαν να παρατηρήσουν το φαινόμενο.
Σημείωση: το πολικό σέλας της 10ης Μαΐου 2024 ήταν ορατό σε πολλά μέρη της Ελλάδας, την Κύπρο, την Φλόριντα στην Αμερική, ακόμη και στις Μπαχάμες. Μέλη του Ομίλου Φίλων Αστρονομίας το φωτογράφισαν στην Γερμανία και την Ολλανδία.
«Έχω δει πολλά σέλαα σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη. Πάνω από το Γκέτινγκεν είναι εξαιρετικά σπάνια. Ήθελα οπωσδήποτε να τα φωτογραφίσω. Αρχικά, δεν είχα σκοπό να χρησιμοποιήσω τις φωτογραφίες για επιστημονικούς σκοπούς», θυμάται ο Sami K. Solanki, διευθυντής του MPS και παθιασμένος φωτογράφος, περιγράφοντας τη νυχτερινή του εξόρμηση.
Ο Philipp Schulz από το Ινστιτούτο Fraunhofer IST, ο Ingo von Borstel από το Ινστιτούτο Γεωφυσικής και Εξωγήινης Φυσικής του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Μπράουνσβαϊγκ και ο Klaus Reinsch από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής και Γεωφυσικής του Πανεπιστημίου του Γκέτινγκεν είχαν την ίδια εμπειρία με τον ηλιακό ερευνητή του Γκέτινγκεν.
Ωστόσο, οι φωτογραφίες τους αποδείχθηκαν όχι μόνο εντυπωσιακές, αλλά και ασυνήθιστες: πάνω από τα πράσινα σέλαα που εμφανίζονταν κοντά στον ορίζοντα διακρινόταν μια κοκκινωπή λάμψη, ενώ φωτεινές ακτίνες εκτείνονταν προς τα κάτω, από την κόκκινη περιοχή προς την πράσινη.
«Ακτίνες που συνδέουν συνεχώς το κόκκινο σέλας στο επάνω μέρος με το πράσινο σέλας χαμηλότερα δεν έχουν αναφερθεί μέχρι σήμερα σε καμία επιστημονική δημοσίευση», αναφέρει ο Bruce T. Tsurutani, πρώην ερευνητής του Εργαστηρίου Αεριοπροώθησης της NASA (JPL) και πρώτος συγγραφέας της νέας επιστημονικής μελέτης. «Μας βοήθησαν να κατανοήσουμε την προέλευση της κόκκινης λάμψης», προσθέτει.
Ο Yasuhito Narita από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μπράουνσβαϊγκ συντόνισε τη διεθνή ερευνητική ομάδα, η οποία συνέκρινε τις φωτογραφίες με δεδομένα σχετικά με τον ηλιακό άνεμο και τις διαταραχές στο μαγνητικό πεδίο της Γης.
Αναζήτηση των πηγών ενέργειας
Η ηλιακή καταιγίδα της 10ης Μαΐου 2024 ήταν η δεύτερη ισχυρότερη γεωμαγνητική καταιγίδα της διαστημικής εποχής, δηλαδή από το 1958 και μετά. Τα κόκκινα σέλαα εμφανίζονται κατά τη διάρκεια ισχυρών γεωμαγνητικών καταιγίδων σε μεσαία γεωγραφικά πλάτη, συνήθως σε υψόμετρα που κυμαίνονται από 200 έως 800 χιλιόμετρα.
Ο μηχανισμός σχηματισμού του κόκκινου σέλαος έχει αποτελέσει αντικείμενο εκτεταμένης θεωρητικής έρευνας. Έχουν προταθεί πολλές διαφορετικές ερμηνείες. Ωστόσο, επειδή συνήθως δεν υπάρχουν δορυφόροι που να διέρχονται από τις περιοχές όπου σχηματίζεται το κόκκινο σέλας, οι θεωρίες αυτές δεν είχαν καταφέρει να ελεγχθούν άμεσα.
Τα πράσινα σέλαα, αντίθετα, εμφανίζονται συχνά κατά τη διάρκεια συνηθισμένων νυχτών στις πολικές περιοχές. Ηλεκτρόνια υψηλής ταχύτητας από τη μαγνητόσφαιρα της Γης κινούνται κατά μήκος των γραμμών του γήινου μαγνητικού πεδίου, σχεδόν σαν να γλιστρούν σε μια τσουλήθρα, και εισέρχονται στην ατμόσφαιρα φτάνοντας σε υψόμετρα από 85 έως 130 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης. Εκεί προκαλούν μια αλυσιδωτή σειρά συγκρούσεων, η οποία τελικά οδηγεί στη διέγερση των ατόμων οξυγόνου και στην εκπομπή του χαρακτηριστικού πράσινου φωτός.
Οι φωτογραφίες που τραβήχτηκαν στις 10 Μαΐου 2024 υποδεικνύουν πλέον μια πιθανή απάντηση στις διαφορετικές θεωρίες για την προέλευση του κόκκινου σέλαος.
«Το γεγονός ότι οι φωτεινές ακτίνες εκτείνονται από το κόκκινο προς το πράσινο σέλας υποδηλώνει ότι και στις δύο περιπτώσεις βρίσκεται σε λειτουργία η ίδια φυσική διαδικασία», εξηγεί ο Narita.
Οι μέχρι τώρα αναλύσεις δείχνουν ότι το κόκκινο σέλας, όπως και το πράσινο, μπορεί να προκαλείται από ηλεκτρόνια που κατευθύνονται προς την ατμόσφαιρα της Γης από το Διάστημα.
Η συμβολή των πολιτών στην επιστήμη
Ο Ήλιος ακολουθεί έναν κύκλο περίπου 11 ετών, κατά τη διάρκεια του οποίου εναλλάσσονται περίοδοι ηρεμίας και αυξημένης δραστηριότητας.
Στο μέγιστο της δραστηριότητάς του, το άστρο μας παρουσιάζει έντονες ηλιακές εκλάμψεις και εκτοξεύει στο διάστημα μεγάλες ποσότητες ιδιαίτερα ταχέος πλάσματος του ηλιακού ανέμου, μαζί με ενσωματωμένα μαγνητικά πεδία, μέσω γιγαντιαίων εκρήξεων.
Όταν αυτά τα μαγνητικά πεδία συγκρούονται με τη μαγνητόσφαιρα της Γης, προκαλείται το φαινόμενο της μαγνητικής επανασύνδεσης. Κατά τη διαδικασία αυτή μεταφέρεται ενέργεια από τον ηλιακό άνεμο στη μαγνητόσφαιρα, πυροδοτώντας μια αλληλουχία γεγονότων που οδηγούν στον σχηματισμό των πολικών σελάων, τα οποία ορισμένες φορές γίνονται ορατά ακόμη και σε μεσαία γεωγραφικά πλάτη.
Από το 2024, τα σέλαα έχουν εμφανιστεί αρκετές ακόμη φορές πάνω από τη νότια Κάτω Σαξονία. Αυτή την περίοδο, η ηλιακή δραστηριότητα παρουσιάζει και πάλι πτωτική τάση. Ωστόσο, ακόμη και σε αυτή τη φάση του ηλιακού κύκλου, μπορούν να σημειωθούν ασυνήθιστα ισχυρές εκρήξεις.
Για τον λόγο αυτό, οι ερευνητές του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Μπράουνσβαϊγκ απευθύνουν έκκληση στο κοινό να συμβάλει στην έρευνα, ζητώντας από τους πολίτες να μοιράζονται μαζί τους φωτογραφίες από μελλοντικές εμφανίσεις πολικών σελάων.
Για να έχουν οι φωτογραφίες επιστημονική αξία, είναι σημαντικό να χρησιμοποιείται σχετικά μικρός χρόνος έκθεσης, όχι μεγαλύτερος από 6 δευτερόλεπτα. Μόνο έτσι μπορούν να αποτυπωθούν οι χαρακτηριστικές φωτεινές ακτίνες που αποτελούν βασικό στοιχείο της έρευνας.
Επιπλέον, υπάρχουν πολλά ακόμη επιστημονικά σημαντικά χαρακτηριστικά του κόκκινου σέλαος στα οποία μπορούν να συμβάλουν οι ερασιτέχνες παρατηρητές και φωτογράφοι.
Όσοι ενδιαφέρονται να συμμετάσχουν στην προσπάθεια μπορούν να επικοινωνήσουν με:
- Yasuhito Narita, Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μπράουνσβαϊγκ: theoretische-physik@tu-braunschweig.de
- Bruce Tsurutani: Bruce.Tsurutani@gmail.com
https://www.mpg.de/27066456/new-clues-on-the-origin-of-red-auroras
https://angeo.copernicus.org/articles/44/1201/2026