AuroraWatch UK
Nathan Case, Lancaster University
Az elmúlt néhány éjszakán az amatőr csillagászok és a sarki fényvadászok egyaránt zöld ragyogásról számoltak be az Egyesült Királyság egén. Könnyen összetéveszthető az aurora borealisszal, vagyis az északi fénnyel, az észlelések egy másik jelenségről, az úgynevezett “airglow”-ról szóltak.
Airglow a Föld légkörének természetes “izzása”. Állandóan és az egész Földön előfordul. A légfénynek három típusa van: nappali, szürkületi és éjszakai fényesség. Mindegyik a légkör molekuláival kölcsönhatásba lépő napfény eredménye, de kialakulásuknak sajátos módja van.
A nappali izzás akkor alakul ki, amikor a napfény a nappali légkörbe ér. A napfény egy részét a légkör molekulái elnyelik, ami többletenergiát ad nekik. Ezek gerjesztetté válnak. A molekulák ezt az energiát aztán fény formájában szabadítják fel, ugyanolyan vagy valamivel alacsonyabb frekvenciájú (színű) fény formájában, mint az elnyelt fény. Ez a fény sokkal halványabb, mint a nappali fény, ezért szemmel nem látjuk.
A szürkületi ragyogás lényegében ugyanaz, mint a nappali ragyogás, de csak a felső légkörben van napfény. A légkör többi része és a földön lévő megfigyelő sötétben van. Tehát a nappali ragyogástól eltérően a szürkületi ragyogás valójában szabad szemmel is látható a földön.
Kémilumineszcencia
Az éjszakai ragyogás mögött álló kémia más. Az éjszakai légkörbe nem süt be napfény. Ehelyett egy “kemilumineszcenciának” nevezett folyamat felelős a légkör izzásáért.
A napfény napközben energiát juttat a légkörbe, amelynek egy része oxigénmolekulákba (pl. O₂) kerül. Ez a többletenergia hatására az oxigénmolekulák egyes oxigénatomokra szakadnak szét. Ez különösen 100 km-es magasság körül történik. Az atomos oxigén azonban nem képes könnyen megszabadulni ettől a többletenergiától, ezért több órán át “energiatárolóként” működik.
Az atomi oxigénnek végül mégis sikerül “rekombinálódnia”, és ismét molekuláris oxigént képez. A molekuláris oxigén ekkor energiát szabadít fel, ismét fény formájában. Többféle szín keletkezik, köztük egy “fényes” zöld emisszió.
Légfényt észleltek a Very Large Telescope panorámaképén. Beletsky, CC BY-SA
A valóságban a zöld éjjeli ragyogás nem különösebben fényes, csupán a legfényesebb az összes éjjeli ragyogás-kibocsátás közül. A fényszennyezés és a felhős égbolt megakadályozza az észlelést. Ha azonban szerencsénk van, talán csak szemmel láthatjuk, vagy hosszú expozíciójú fotókon örökíthetjük meg.
Nem összetévesztendő a sarki fénnyel
A zöld éjszakai fénykibocsátás nagyon hasonlít ahhoz a híres zöldhöz, amit az északi fényben látunk. Ez nem meglepő, mivel ugyanazok az oxigénmolekulák állítják elő, mint a zöld sarki fényt. A két jelenségnek azonban nincs köze egymáshoz.
Aurora akkor keletkezik, amikor töltött részecskék, például elektronok bombázzák a Föld légkörét. Ezek a töltött részecskék, amelyek a Napból indultak, és a Föld magnetoszférájában felgyorsultak, összeütköznek a légköri gázokkal. Energiát adnak át, így a gázokat fénykibocsátásra kényszerítik.
De nem csak a mögöttük álló folyamat más. A sarki fény a mágneses pólusok körüli gyűrűben (az úgynevezett sarki oválisban) alakul ki; míg a légfény az egész éjszakai égboltot beborítja. A sarki fény nagyon strukturált (a Föld mágneses mezejének köszönhetően); míg a légfény általában meglehetősen egyenletes. A sarki fény kiterjedését a napszél erőssége befolyásolja; míg a légfény állandóan előfordul.
Miért van akkor mostanában sok észlelés az Egyesült Királyságból, és nem mindig? A légfényesség fényessége a Nap által kibocsátott ultraibolya (UV) fény szintjével korrelál – ami idővel változik. Úgy tűnik, hogy az évszak is hatással van a légfényesség erősségére.
A légfényesség észlelésének maximalizálásához hosszú expozíciójú fényképet kell készítenie egy tiszta, sötét éjszakai égboltról. A légfényt minden fényszennyezéstől mentes irányban, a horizont felett körülbelül 10⁰-20⁰ magasságban lehet észlelni.
Nathan Case, a Lancaster Egyetem űr- és bolygófizikai tudományos főmunkatársa
Ez a cikk eredetileg a The Conversation oldalon jelent meg. Olvassa el az eredeti cikket.