Иногда южнее обычных полярных сияний появляется тонкая лиловая дуга, протянутая через всё небо. Фотографы видели её годами, но наука долго не выделяла явление в отдельный класс. Теперь оно известно как STEVE — и это не просто шутливое имя.
2. Открытие, которое началось с любителей
Канадские наблюдатели полярных сияний фотографировали узкие фиолетовые полосы и сначала называли их «протонными дугами». Но настоящие протонные сияния обычно плохо видны невооружённым глазом и выглядят иначе. Снимки заинтересовали исследователей проекта Aurorasaurus.
В 2016 году участники предложили нейтральное имя Steve, вспомнив мультфильм, где неизвестный объект так назвали, чтобы перестать его бояться. Позже учёные превратили имя в английскую аббревиатуру Strong Thermal Emission Velocity Enhancement. По-русски это можно передать как сильное тепловое излучение при повышенной скорости.
Без множества фотографий с точным временем и местом спутник мог бы пролететь над явлением, не зная, что в этот момент видели люди с земли.
3. Чем STEVE отличается от сияния
Обычное полярное сияние возникает, когда энергичные электроны выпадают из магнитосферы в атмосферу и сталкиваются с кислородом и азотом. Оно часто образует широкие зелёные занавеси внутри овальных зон вокруг магнитных полюсов.
STEVE выглядит как узкая лилово-белая лента и обычно появляется ближе к экватору, чем основное сияние. Дуга может тянуться на тысячи километров, но существовать лишь от двадцати минут до часа. Иногда рядом возникает зелёная структура, похожая на частокол.
Спутниковые измерения показали над дугой быстрый поток очень горячей плазмы в верхней атмосфере. Такое движение называют субавроральным дрейфом ионов. Ионы могут двигаться на запад со скоростью в несколько километров в секунду, а температура газа заметно повышается.
Это роднит STEVE с магнитной бурей, но механизм свечения отличается от обычного выпадения частиц. Поэтому учёные называют его отдельным оптическим явлением, связанным с сияниями, но не обычной авророй.
4. Лиловая лента и зелёный частокол
Исследования разделяют по меньшей мере две части картины. Непрерывная лиловая дуга, вероятно, связана с нагревом и движением заряженных частиц в узком канале ионосферы. Точный набор процессов, создающих видимый фиолетовый свет, всё ещё уточняется.
Зелёный «частокол» под дугой ведёт себя иначе. Его отдельные полосы могут двигаться и напоминать маленькие лучи сияния. Модели связывают их с волнами и электрическими полями, которые передают энергию электронам на сравнительно низких высотах.
STEVE не обязательно всегда сопровождается частоколом. Иногда видна только лиловая лента, иногда зелёные полосы появляются отдельно или слабо. Поэтому один красивый снимок не раскрывает весь механизм.
5. Когда и где его ищут
Явление чаще замечают во время повышенной геомагнитной активности, обычно южнее основного полярного сияния в Северном полушарии и севернее него в Южном. Оно может появиться в Канаде, на севере США, в Новой Зеландии и других средних широтах.
Предсказать STEVE сложнее, чем широкое сияние. Полезны ясное тёмное небо, прогноз геомагнитной активности и обзор в сторону полярного горизонта. Для науки особенно ценны последовательные снимки с известными временем, направлением камеры и местом наблюдения.
При этом любая фиолетовая полоса не становится STEVE автоматически. Световые столбы, облака, следы самолётов и обычные края сияния могут выглядеть похоже.
Обычный наблюдатель может помочь науке, если сохранит исходный снимок и метаданные, а не только обработанную картинку. Время, координаты, направление съёмки и серия кадров позволяют сопоставить дугу с пролётом спутника и наземными магнитометрами.
Гражданская наука не заменяет приборы, но подсказывает им, куда смотреть. История STEVE стала редким примером, когда внимательность фотографов помогла выделить новый объект исследования.
6. Что говорит наука
В 2018 году исследование с участием NASA и данных спутников Swarm показало, что STEVE связан с быстрым горячим субавроральным потоком ионов. Подтверждено, что явление отличается по расположению и физическим условиям от типичного полярного сияния.
Наиболее вероятно, что лиловая дуга возникает при сильном нагреве и ускоренном движении плазмы, а зелёный частокол создаётся отдельным процессом с участием энергичных электронов и волн.
Гипотезой остаётся точный механизм непрерывного лилового свечения: какие столкновения и химические реакции дают его спектр и как энергия переносится между магнитосферой и нижележащей ионосферой.
7. Итог
Итак, STEVE — не ошибка камеры и не привычное сияние другого цвета. Это видимый след узкой реки горячей плазмы, механизм свечения которой учёные ещё разбирают.
Поделитесь в комментариях, доводилось ли вам видеть странную ровную дугу рядом с полярным сиянием.
