Aurora'yı görmek için Kuzey Avrupa'ya gitmiş gibi nasıl davranılır
"Güneşten esen rüzgarda doğdunuz ve dünyanın en yüksek dış irtifasına geldiniz. Manyetik alanda dönen, kuzey ve güney kutuplarında toplanan yüklü parçacıklar, oksijen ve nitrojeni karıştırdı ve göz kamaştırıcı kırmızı, yeşil ve yeşili yaydı ..."
Yazar | Wu Jinyuan (Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı, ABD)
Editör | Jin Zhuangwei
Aurora güzel ve büyüleyici bir doğal fenomendir.Aurorayı görmenin hayatın dört hayalinden biri olduğu söylenir (diğer versiyon bunun yedi rüya olduğunu söyler). Aynı zamanda, Aurora'yı izlemek aynı zamanda birçok üst düzey turizm ürününün satış noktasıdır. Bununla birlikte, gerçek aurorayı görmek istiyorsanız, auroranın nasıl üretildiğini, auroranın karakteristiklerini ve onu şafak, gün batımı veya ay ışığından nasıl ayırt edeceğinizi anlamalısınız.
Bu yazımızda önce aurora oluşumunun mekanizmasını tartışıyor, ardından yazarın uçuş sırasında çektiği aurora fotoğraflarını sizlerle paylaşarak çekimin ana noktalarını ve deneyimlerini tanıtıyoruz.
Aurora nasıl üretilir
Aurora'nın mekanizması ile ilgili olarak, birçok ayrıntı hala belirsiz, ancak bir şey doğrulandı, yani auroranın enerjisi güneş rüzgarı tarafından sağlanıyor.
Güneş rüzgarı, güneşten çevreye atılan yüklü parçacıklardır ve ana bileşeni protonlardır. Genelde gördüğümüz güneş, ılık ve yavaş yanan bir briket gibi görünür, ancak aslında güneşin içindeki enerji dönüşüm süreci çok yoğundur. Güneş aktivitesi, güneşin yüzeyinde on binlerce kilometreye varan sıcak hava akımları oluşturacak ve güneşin malzemesini dışarıya doğru fırlatacak ve bu da saniyede yaklaşık 800 kilogram atabilir.
Güneş rüzgârını güneş ışığıyla karıştırmamaya dikkat edin Güneş rüzgarı parçacıkları ışık hızında uçmaz. Güneş rüzgârının hızı yaklaşık 200 ~ 900 km / s'dir. Dünyaya uçması birkaç gün alırken, güneş ışığının dünyaya ulaşması sadece 8 dakika sürer.
Güneş rüzgârının parçacıkları dünyanın yakınına vardıklarında doğrudan düşmeyecekler çünkü dünyamızın bir manyetik alanı var. Güneş rüzgarının yüklü parçacıkları dünyanın manyetik alanına girdiklerinde Lorentz kuvvetini alırlar ve dönmeye başlarlar. Lorentz kuvveti, yüklü parçacığın hareket yönüne her zaman diktir, bu nedenle enerjisini kaybetmez, ancak yönünü değiştirebilir. Dünyanın manyetik alanının etkisi altında, güneş rüzgarı parçacıklarının çoğu yeryüzüne üflemek yerine dünyayı atlayacaktır.
Güneş rüzgarı ve dünyanın manyetik alanı (kaynak: gl.wikipedia.org)
Güneş rüzgarı yüklü bir parçacık olduğu için, bu kadar çok sayıda yüklü parçacığın hareketi büyük bir akım oluşturacak ve büyük ölçekli bir manyetik alan oluşturacaktır. Bu manyetik alan, dünyanın kendi manyetik alanı üzerine bindirilir ve dünyanın etrafındaki toplam manyetik alanı hızlı yüzen bir denizanası gibi şekillendirir - düz bir küresel kafa ve arkasında uzun bir kuyruk vardır.
Dinozorlardan insanlara kadar yeryüzündeki tüm canlılar, dünyanın manyetik alanı için minnettar olmalıdır. Ya manyetik alan yoksa? Yaşayan (kesin olmak gerekirse: çıkmaz) bir örnek "komşumuzdur" - savaş tanrısı Mars. Bazı bilim adamları, Mars'ın manyetik alanını yaklaşık 4 milyar yıl önce kaybettiğine, bu nedenle güneş rüzgârının Mars yüzeyindeki gaz moleküllerini uçurduğuna inanıyor. Şu anda, Mars yüzeyindeki atmosferik basınç yaklaşık 6 hPa (hPa) iken, Dünya yüzeyindeki atmosferik basınç yaklaşık 1.000 hPa'dır. Dünyanın manyetik alanı kaybolursa, etrafımızdaki atmosfer eninde sonunda güneş rüzgârıyla uçup gidecek ve tıpkı bir kavanozdaki gibi yaklaşık bir vakuma dönüşecektir.
Tabii atmosferin kaybolması için bir süreç var, işe gittiğimizde ya da uykuya daldığımızda etrafımız boşluk haline gelecek ve yerinde patlayacak olmayacak. Ancak, atmosferin güneş rüzgârıyla yavaş yavaş uçurulduğu dönemde, düşük basınçta hayatta kalabilen bir türe dönüşmek için zamana sahip olan herhangi bir canlı olup olmadığı konusunda çok net değilim. Veya yeraltı suyu kütlelerinde yaşayan organizmalar sonsuza kadar hayatta kalabilir. Kısa bir süre önce bilim adamları, Mars'ın buz örtüsünün altında bir buzul altı gölü keşfettiler.Yakın gelecekte insanların orada organizma olup olmadığını bilebileceklerine inanılıyor.
Pekala, olması muhtemel olmayan felaketleri düşünmeyi bırakalım, şimdiye geri dönelim ve güzel ve sessiz auroranın tadını çıkarmaya devam edelim. Güneş rüzgârının yüklü parçacıkları dünyanın en yüksek dış irtifasına gelir.Bu hareketli yüklü parçacıklara manyetik alanın uyguladığı Lorentz kuvveti onları döndürür, bir kısmının manyetik alanda dünyanın etrafında döneceği düşünülebilir. Yüksek irtifa atmosferi iyonize edildikten sonra, bazı elektronlar da güneş rüzgarından ve manyetik alandaki çemberden enerji elde edebilir. Bu yüklü parçacıklar güneye veya kuzeye belirli bir başlangıç hız bileşenine sahip olabilirler, bu nedenle sabah ihtişamlı asma gibi sarmal bir yörünge izleyecekler ve kuzey veya güney kutbuna hareket edecekler.
Yüklü parçacıklar manyetik bir alanda spiral bir yörünge boyunca hareket eder (kaynak: ualberta.ca)
Kutupların yakınında, dünyanın manyetik alanı nispeten güçlüdür, bu nedenle yüklü parçacıkların yörüngesinin yarıçapı gittikçe küçülecektir. Bu şekilde yüklü parçacıkların hareket ettiği alan daraltılır ve buna karşılık gelen yoğunluk arttırılır. Dünyanın manyetik alanı bir huni gibidir ve devasa bir uzay boşluğundaki yüklü parçacıkların kuzey ve güney kutuplarına yoğunlaşmasına izin verir.
Elbette bu yüklü parçacıklar kutuplarda yere çarpmayacaktır. İki kutbun yakınındaki manyetik alan huni şeklinde olduğundan, yüklü parçacık tarafından alınan Lorentz kuvveti döndüğünde yukarı doğru bir bileşene sahiptir. Bu yukarı doğru bileşen parçacığın aşağı doğru hareketini yavaş yavaş yavaşlatır ve sonunda yukarı doğru uçar. Bu fenomene manyetik ayna etkisi denir.
Kuzey ve güney kutuplarında bulunan bu yüklü parçacıklar, hareketleri sırasında atmosferdeki molekül ve atomlarla çarpışarak, onların heyecanlanmasına ve daha yüksek enerji seviyelerine ulaşmasına neden olur. Uyarılmış atom temel duruma döndüğünde, bir aurora oluşturan belirli bir enerji fotonunu serbest bırakır. Atomun uyarılmış hali ile temel hal arasındaki enerji farkına göre, yayılan fotonun enerjisi de farklıdır ve fotonun enerjisi ışığın frekansı ile orantılıdır, bu nedenle farklı renkteki kutup ışıklarını görebiliriz.
Aurora spektrumu içinde en önemlisi oksijen atomları tarafından yayılan 558 nanometrelik yeşil ışıktır. Atomik oksijen, üst atmosferde bulunur ve içeriği, 100 kilometrenin altına keskin bir şekilde azalır. Bu nedenle, çoğu zaman aurora, düzgün kesilmiş bir ekran gibi net bir alt sınıra sahiptir.
Çekim noktaları ve deneyim
Güneş rüzgarının gücündeki değişimin dünyanın mevsimleriyle hiçbir ilgisi yoktur, bu nedenle aurora her mevsim görülebilir. Çoğu durumda, auroranın parlaklığı nispeten karanlıktır ve yalnızca gökyüzü tamamen karanlık olduğunda görülebilir. Yaz aylarında, özellikle yaz gündönümü döneminde, enlemlerin yüksek olduğu bölgelerde uzun güneşlenme saatleri ve kısa geceler vardır.Arctic Circle içinde bile sonsuz günler olacaktır ve güneş 24 saat batmaz, bu nedenle aurorayı görmek imkansızdır. Sadece gecenin uzunluğunu düşünürseniz, kış en iyisidir, ancak kışın yüksek enlemlere çıkmak için çok soğuk olabilir. Bu nedenle, dikkate alınan her şey, ilkbahar ve sonbahar nispeten riskli dönemlerdir.
Yüksek enlemlere kadar üst düzey turist gruplarına katılmanın yanı sıra, uluslararası seyahat ederken geceleri yüksek enlemlerde uçmak olan aurora'yı görmenin nispeten ucuz bir yolu da var. Çoğu uluslararası uçuş, kalkış yerinde öğlen ve öğleden sonra arasında kalkar, bu nedenle batıdan doğuya uçuşlar geceleri yüksek enlemler üzerinden uçarken, doğudan batıya uçuşlar her zaman güneşe maruz kalan alanlarda uçar.
Örneğin, Çin'den Amerika Birleşik Devletleri'ne bir uçuş gece Alaska bölgesinden geçecek ve aurora bazen uçağın sol tarafından görülebilir. Mümkünse, rezervasyon sırasında A sütununda bir pencere koltuğu seçebilirsiniz. Aşağıdaki resim, yazarın Pekin'den San Francisco'ya uçarken çektiği auroranın bir fotoğrafıdır.
(Yazar tarafından sağlanan resim)
Aurora bazen çok düşük parlaklığa sahiptir, bu nedenle çekim sırasında kameranın pozlaması daha yüksek ayarlanmalıdır. Uçak, uçarken çok sallanır ve poz süresi deklanşör süresi sonsuz artırılarak artırılamaz ve diyaframı artırmanın etkisi de çok sınırlıdır, bu nedenle ışığa duyarlı öğenin duyarlılığı daha yüksek ayarlanmalıdır. Yazar, çekim yaparken ışığa duyarlı öğenin ISO değerini 10000 ila 12800, diyafram açıklığını F2.8 ve deklanşörü yaklaşık 1 saniye olarak ayarladı.
İnsan gözü düşük ışık koşullarında renkleri ayırt edemez .. Resimdeki aurora, bulutlar ve sis gibi çıplak gözle gri-beyazdır. Ancak kamera ile fotoğraf çektiğiniz sürece, auroranın yeşil rengini hemen görebilirsiniz. Ay ışığında aydınlatılan uçak kanatlarının ve bulutların renklerinin auroradan önemli ölçüde farklı olduğunu da resimden görebiliyoruz.
Çoğu durumda, insan gözünün performansı bir kameranınkinden daha iyidir. Ancak kamera, karanlık ışıkta renk üretimi açısından insan gözünü geçebilir. Bu nedenle, herkes kabinden pencerenin dışında beyaz bulut benzeri kurdeleyi gördüğünde, kolayca gitmesine izin vermeyin, yargıya varmadan önce bir kamera ile alın.
Ayrıca okuyuculara aurorayı şafak veya gün batımı ile karıştırmamaları hatırlatılır. Şafak veya gün batımı, bulutların üzerinde parlayan güneş ışığından oluşur. Gün doğumundan önce veya gün batımından sonra oluşur ve rengi temelde kırmızıdır. Aurora da kırmızı renkte olmasına rağmen, genellikle aynı zamanda güçlü bir yeşile sahiptir.
Elbette, tarihteki insanlar aurorayı şafakla karıştırmışlardır. Aurora kelimesi Latince "sabah ışığı, şafak tanrıçası" ndan gelir. Artık kutup ışıklarının, güneş rüzgârının gazı harekete geçirmek için ittiği yüklü parçacıklardan oluştuğunu bilsek de, antik Yunan ve Roma mitolojisinde "güneş rüzgarı" diye bir tanrıça olmadığından, şimdi bu adı değiştirmemize gerek yok.
