NASA - Φαινόμενα στον Πόλο της Γης
Πύραυλοι της NASA για την μελέτη των μυστηριωδών περιοχών
πάνω από τον βόρειο πόλο
Η Κορυφή του Πόλου
Περίεργα πράγματα συμβαίνουν στην ατμόσφαιρα της Γης σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Γύρω στο τοπικό μεσημέρι, όταν ο Ήλιος βρίσκεται στο υψηλότερο σημείο του, ένα κενό σε σχήμα χοάνης στο μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας περνάει από πάνω.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης μας προστατεύει από τον ηλιακό άνεμο, το ρεύμα των φορτισμένων σωματιδίων που εκτοξεύονται από τον Ήλιο. Το κενό σε αυτό το πεδίο, που ονομάζεται Κορυφή του Πόλου, επιτρέπει στον ηλιακό άνεμο μια απευθείας γραμμή πρόσβασης στην ατμόσφαιρα της Γης.
Τα ραδιοφωνικά σήματα και τα κύματα για GPS συμπεριφέρονται περίεργα όταν ταξιδεύουν σε αυτό το μέρος του ουρανού. Τα τελευταία 20 χρόνια επιστήμονες και χειριστές διαστημικών σκαφών παρατήρησαν κάτι άλλο ασυνήθιστο, όταν τα διαστημόπλοια περνούν από αυτήν την περιοχή: επιβραδύνουν!
«Στα 250 μίλια περίπου πάνω από τη Γη τα διαστημόπλοια αισθάνονται μεγαλύτερη έλξη, σαν να προσκρούουν με ταχύτητα», είπε ο Μark Conte, ένας φυσικός στο πανεπιστήμιο University of Alaska Fairbanks. Αυτό συμβαίνει επειδή ο αέρας στο άκρο είναι αισθητά πιο πυκνός από τον αέρα σε άλλα σημεία της τροχιάς των διαστημικών σκαφών γύρω από τη Γη. Κανείς όμως δεν ξέρει γιατί και πώς. Κατανοώντας τις δυνάμεις που λειτουργούν στην Κορυφή, οι επιστήμονες ελπίζουν να προβλέψουν καλύτερα τις αλλαγές στις τροχιές των διαστημικών σκαφών.
Η NASA σχεδίαζε να στείλει έναν πύραυλο σε αυτήν την περιοχή το 2019, αλλά παρόλο που όλα τα συστήματα ήταν έτοιμα για εκτόξευση, η αποστολή δεν απογειώθηκε ποτέ. Υπήρχε μικρή ηλιακή δραστηριότητα εκείνη την εποχή και ως αποτέλεσμα οι καιρικές συνθήκες στο διάστημα δεν ήταν κατάλληλες για την αποστολή κατά το αρχικό χρονικό παράθυρο εκτόξευσης. Η πανδημία ανέβαλε περαιτέρω την εκτόξευσή της. Τώρα, μετά από σχεδόν δύο χρόνια καθυστέρηση, ο πύραυλος μπόρεσε να πετάξει τον Δεκέμβριο του 2021, με την ελπίδα να βρει απαντήσεις στα ερωτήματα σχετικά με την Κορυφή. Η ομάδα είναι αισιόδοξη. Ο Ήλιος βρίσκεται σε ένα πιο ενεργό στάδιο του φυσικού του κύκλου αυτήν την φορά, αυξάνοντας τις πιθανότητες οι διαστημικές καιρικές συνθήκες να είναι ευνοϊκές για την αποστολή τους προκειμένου να μελετήσουν μια ασυνήθιστα πυκνή περιοχή της ατμόσφαιρας. Ενώ η πυκνότητα της ατμόσφαιρας της Γης μειώνεται γρήγορα ως προς το ύψος, παραμένει ωστόσο σταθερή σε οριζόντια κατεύθυνση. Δηλαδή, σε οποιοδήποτε δεδομένο υψόμετρο η ατμόσφαιρα έχει περίπου την ίδια πυκνότητα σε όλη την υφήλιο.
Υπάρχει όμως μια εξαίρεση στην Κορυφή, όπου 250 μίλια πάνω από μας υπάρχει ένας θύλακας αέρα περίπου μιάμιση φορά πιο πυκνός από τον άλλο αέρα σε αυτό το υψόμετρο. «Δεν μπορείτε απλώς να αυξήσετε τη μάζα σε μια περιοχή κατά 1,5 και να μην κάνετε τίποτε άλλο, διαφορετικά ο ουρανός θα πέσει», είπε ο Conte. Κάτι αόρατο υποστηρίζει αυτήν την επιπλέον μάζα και η αποστολή έχει ως στόχο να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τι ακριβώς είναι αυτό. Η αποστολή έχει σχεδιαστεί για να μετρήσει τους πολυάριθμους παράγοντες που θα μπορούσαν ενδεχομένως να εξηγήσουν γιατί ο πυκνός αέρας της Κορυφής παραμένει αιωρούμενος. Στη συνέχεια, είπε ο Conte, οι επιστήμονες θα προσπαθήσουν να διακρίνουν ποιο είναι το αίτιο αυτής της ιδιαιτερότητας.
Μια πιθανότητα περιλαμβάνει ηλεκτρικές και μαγνητικές επιδράσεις στην ιονόσφαιρα, δηλαδή στο στρώμα της ανώτερης ατμόσφαιρας της Γης που ιονίζεται από τον Ήλιο, πράγμα που σημαίνει ότι περιέχει ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια. Η ηλεκτροδυναμική θα μπορούσε να υποστηρίξει τον πυκνότερο αέρα έμμεσα ή μπορεί να προκαλέσει θέρμανση που δημιουργεί κάθετους ανέμους για να κρατήσει τον πυκνό αέρα ψηλά. Ο πύραυλος έχει μια σειρά οργάνων που έχουν σχεδιαστεί για να μετρούν αυτές τις επιδράσεις.
Μια άλλη εξήγηση μπορεί να είναι ότι ο αέρας σε ολόκληρη την κατακόρυφη στήλη της Κορυφής είναι πιο πυκνός από το περιβάλλον του. Στοιβαγμένος στην Κορυφή του βαρύτερου αέρα, ο πυκνός αέρας ύψους 250 μιλίων θα μπορούσε να συνεχίζει να επιπλέει. Αλλά η ύπαρξη μιας στήλης βαρύτερου αέρα θα πρέπει επίσης να προκαλεί και οριζόντιους ανέμους, ή ακόμη και δίνες ανέμων, τους οποίους ο πύραυλος έχει σχεδιαστεί για να αναζητήσει. Και θα το κάνει με δεξιοτεχνία. Ο πύραυλος θα εκτοξεύει 20 κάνιστρα που έχουν μέγεθος όσο ένα κουτί αναψυκτικού, και που το καθένα τους διαθέτει τον δικό του μικροσκοπικό πυραυλοκινητήρα, έχοντας δυνατότητα να κινηθεί προς τέσσερεις κατευθύνσεις. Τα κάνιστρα έχουν χρονοδιακόπτες που έχουν ρυθμιστεί ώστε να σπάσουν σε διαφορετικά υψόμετρα. Όταν εκραγούν, θα απελευθερώσουν ιχνηθέτες ατμού – σωματίδια που βρίσκονται συχνά στα πυροτεχνήματα τα οποία λάμπουν διασκορπίζοντας το ηλιακό φως ή όταν εκτίθενται στο οξυγόνο – σε ένα τρισδιάστατο πλέγμα στον ουρανό. Ο άνεμος θα «ζωγραφίσει» τον ουρανό με αυτά τα λαμπερά σύννεφα, αποκαλύπτοντας πώς κινείται ο αέρας σε αυτό το ασυνήθιστο τμήμα της ατμόσφαιρας.
Παλλόμενο Σέλας
Μια διαφορετική αποστολή πυραύλων της NASA θα φτάσει σύντομα στον ουρανό της Αλάσκας. Η αποστολή αυτή θα πετάξει πάνω από ένα είδος βόρειου σέλαος που συχνά παραβλέπεται,για να δοκιμάσει μια θεωρία σχετικά με την αιτία που το προκαλεί. Το βόρειο σέλας είναι μια οικεία απόλαυση για όσους κατοικούν στα βόρεια γεωγραφικά πλάτη. Τα διάφορα είδη σέλαος εμφανίζονται με διαφορετικά σχήματα και χρώματα, κουνώντας τις κορδέλες τους από ζωηρό πράσινο, κόκκινο και μοβ στον ουρανό. Ωστόσο ένα είδος σέλαος εμφανίζει μια περίεργη συμπεριφορά: πάλλεται.
«Είναι κάπως υπνωτιστικό, πάλλεται κάθε λίγα δευτερόλεπτα», είπε η δρ Alexa Halford, διαστημικός επιστήμονας στην NASA και διευθύντρια της αποστολής. «Οι σταγόνες και τα χρώματα μου θυμίζουν μια λάμπα λάβας, όπου μπορείς απλώς να κάθεσαι και να την κοιτάς για ώρες».
Όπως κάθε σέλας, το παλμικό σέλας «ανάβει» από ηλεκτρόνια (και περιστασιακά από πρωτόνια) που προέρχονται από το διάστημα κοντά στη Γη. Αυτά τα ηλεκτρόνια βυθίζονται στην ατμόσφαιρά μας και συγκρούονται με άτομα και μόρια, αναγκάζοντάς τα να λάμπουν με τα χαρακτηριστικά τους χρώματα – κόκκινο και πράσινο από το οξυγόνο, μπλε από το άζωτο – καθώς απελευθερώνουν την περίσσεια ενέργειά τους.
Αλλά τι θέτει αρχικά αυτά τα ηλεκτρόνια σε κίνηση; Για το παλλόμενο σέλας η θεωρία μιλάει για «χωρωδιακά κύματα», που ονομάστηκαν έτσι επειδή εντοπίστηκαν για πρώτη φορά σαν ηχητικά σήματα σε ραδιοφωνικούς δέκτες κατά την διάρκεια του Α' Παγκοσμίου Πολέμου.
Αλλά τα κύματα χορωδίας δεν είναι ηχητικά κύματα – αντίθετα, κινούνται μέσω του πλάσματος, του ηλεκτρισμένου αερίου που αποτελεί πάνω από το 99% της παρατηρήσιμης ύλης στο διάστημα. Κυματίζουν μέσα από τα σωματίδια που είναι παγιδευμένα στο μαγνητικό περιβάλλον της Γης, τινάζοντας μερικά χαλαρά για να πέσουν στην ατμόσφαιρά μας.
«Τα κύματα χορωδίας εμφανίζονται ακριβώς στη σωστή συχνότητα για να «συντονίζονται» με τα ηλεκτρόνια που δημιουργούν παλλόμενο σέλας, παρόμοιο με τον τρόπο με τον οποίο αντλείτε τα πόδια σας την κατάλληλη στιγμή για να κάνετε μια ταλάντευση για να πηγαίνετε όλο και πιο ψηλά», είπε η Δρ. Allison Jaynes. -ανακριτής για την αποστολή. Τελικά, μερικά από αυτά τα ηλεκτρόνια «πηδούν» από την αιώρηση - και εκτοξεύονται στην ατμόσφαιρά μας.
Τα κύματα χορωδίας μπορούν να εκτοξεύσουν ηλεκτρόνια χαμηλής και υψηλής ενέργειας, γεγονός που μπορεί να εξηγήσει μερικές αινιγματικές συμπτώσεις. Το παλλόμενο σέλας προκαλείται από ηλεκτρόνια αρκετά χαμηλής ενέργειας, αλλά συχνά παρατηρούνται παράλληλα με λάμψεις φωτός ακτίνων Χ γνωστές ως μικροεκρήξεις, που προέρχονται από ηλεκτρόνια υψηλότερης ενέργειας.
«Το παλλόμενο σέλας και οι μικροεκρήξεις φαίνεται να συμβαίνουν σε παρόμοιες στιγμές, παρόλο που είναι διαφορετικά ενεργειακά εύρη», είπε ο Χάλφορντ. «Λοιπόν, το μεγάλο ερώτημα είναι, είναι τα ίδια γεγονότα; Οδηγούνται από τις ίδιες διαδικασίες στη μαγνητόσφαιρα;»
Μπορείτε να ακούσετε τον «ήχο» του Chorus ΕΔΩ