अरोरा फॉर्म्स: "ध्रुवीय पाऊस अरोरा" प्रथमच जमिनीवरून सापडला  

2022 च्या ख्रिसमसच्या रात्री जमिनीवरून दिसणारा अवाढव्य एकसमान अरोरा ध्रुवीय पाऊस अरोरा असल्याची पुष्टी झाली आहे. ध्रुवीय पावसाच्या अरोराचे हे पहिले भू-आधारित निरीक्षण होते. पृथ्वीच्या मॅग्नेटोस्फियरच्या मॅग्नेटोटेलमध्ये साठलेल्या इलेक्ट्रॉन्सद्वारे चालविलेल्या ठराविक अरोराप्रमाणे, ध्रुवीय रेन अरोरा हे इलेक्ट्रॉन्सद्वारे तयार होते जे थेट सौर कोरोनापासून पृथ्वीच्या ध्रुवीय प्रदेशात खुल्या चुंबकीय क्षेत्र रेषांसह "ध्रुवीय क्षेत्र" मध्ये संपतात. पाऊस” इलेक्ट्रॉन पर्जन्यमान जे वातावरणातील ऑक्सिजन आणि नायट्रोजन अणूंच्या परस्परसंवादानंतर ऑप्टिकल उत्सर्जनास जन्म देते.  

ऑरोराची कथा, रंगीबेरंगी चमकदार प्रकाश शो (ज्याला उत्तर ध्रुव प्रदेशात उत्तर दिवे किंवा अरोरा बोरेलिस म्हणतात आणि दक्षिण ध्रुव प्रदेशात दक्षिणी दिवे किंवा अरोरा ऑस्ट्रेलिस म्हणतात) सौर वातावरणाच्या कोरोनल लेयरमध्ये सुरू होते. या सौर वातावरणीय थराचे तापमान खूप जास्त आहे. चे तापमान असताना छायाचित्रणाचा थर (ज्याला सूर्याचा पृष्ठभाग मानला जातो कारण हेच आपण प्रकाशाने पाहू शकतो) सुमारे 6000 केल्विन आहे, 'कोरोनल हीटिंग पॅराडॉक्स' मुळे कोरोनाचे सरासरी तापमान 1 ते 2 दशलक्ष केल्विन दरम्यान आहे. इतके उच्च तापमान कोरोनाला सुपरहिटेड प्लाझ्माचा थर बनवते. अत्यंत ऊर्जावान विद्युतभारित कण (जसे की इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, अल्फा कण आणि जड आयन) यांचा समावेश असलेला सौर वारा पृथ्वीच्या दिशेसह सर्व दिशांना कोरोनल थरातून सतत बाहेर पडतो.    

ऊर्जावान चार्ज केलेल्या कणांचा सूर्यापासून पृथ्वीपर्यंतचा बाह्य प्रवास साधा आणि सरळ नाही. साधारणपणे, आयनीकृत कण पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राद्वारे (मॅग्नेटोस्फियर) विचलित केले जातात त्यामुळे पृथ्वीवरील जीवसृष्टी आणि विद्युत प्रणाली सौर वाऱ्याच्या हानिकारक प्रभावापासून अप्रभावित राहतात.  

तथापि, कोरोनल मास इजेक्शन (CMEs) प्रमाणेच सूर्यापासून मोठ्या प्रमाणात चार्ज केलेले कण बाहेर पडल्यास, पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र दबले जाते आणि चुंबकीय वादळाचे परिणाम होतात. वादळ मॅग्नेटोस्फियरवर ताण देते जोपर्यंत ते काही चार्ज केलेले कण पृथ्वीकडे झेपावत नाही.  

चुंबकीय क्षेत्राचा मागे घेणारा बँड सौर वाऱ्यातील इलेक्ट्रॉनांना खाली ध्रुवीय प्रदेशात खेचतो जेथे वरच्या वातावरणात पृष्ठभागापासून 100-300 किमी वर अरोरा दिसून येतो. अरोरा निर्मितीमध्ये सौर वाऱ्यातील प्रोटॉन आणि इतर आयनांचे योगदान नगण्य आहे.  

अरोरा हे मुळात ऑक्सिजन आणि नायट्रोजन अणूंमधून प्रकाशमय उत्सर्जन आहे जे पृथ्वीच्या बंद चुंबकीय क्षेत्र रेषांसह चुंबकीय क्षेत्रातून उत्सर्जित होणाऱ्या ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन्सद्वारे उत्तेजित होते (ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन पर्जन्य किंवा EEP म्हणजे इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा वातावरणात जमा करणे). वातावरणातील ऑक्सिजनसह ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनचा परस्परसंवाद हिरव्या आणि लाल रंगांसाठी जबाबदार असतो तर नायट्रोजनच्या परस्परसंवादामुळे निळ्या आणि खोल लाल रंगाची निर्मिती होते. 

अशाप्रकारे, मॅग्नेटोटेलमध्ये (पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचा प्रदेश जो सौर वाऱ्याने सूर्यापासून दूर असलेल्या एका विशाल शेपटीत वाहून जातो) मध्ये साठलेल्या इलेक्ट्रॉन्समुळे अरोरा तयार होतो. मॅग्नेटोस्फियरमध्ये साठवलेले इलेक्ट्रॉन सौर वाऱ्याच्या जोराने ऊर्जावान होतात आणि नंतर ध्रुवीय प्रदेशात स्फोट होऊन वातावरणात अवक्षेपण होऊन अरोरा तयार होतो.  

ध्रुवीय पाऊस अरोरा 

तथापि, क्वचितच, "ध्रुवीय पाऊस" इलेक्ट्रॉन पर्जन्यमानात पराकाष्ठा करण्यासाठी खुल्या चुंबकीय क्षेत्र रेषांसह सौर कोरोनापासून पृथ्वीच्या ध्रुवीय प्रदेशात थेट प्रवास करणाऱ्या इलेक्ट्रॉन्सद्वारे अरोरा तयार होतात. जेव्हा सौर वाऱ्याची घनता कमी असते तेव्हा असे इलेक्ट्रॉन पर्जन्य तीव्र असल्याचे आढळून येते. अशा इलेक्ट्रॉन्समुळे होणारे ऑप्टिकल उत्सर्जन कमकुवत असते आणि अरोरा तयार होतो त्याला “ध्रुवीय रेन अरोरा” म्हणतात.  

उपग्रहांद्वारे अवकाशातून काही प्रसंगी ध्रुवीय पाऊस अरोरा पाहण्यात आला आहे. तथापि, ग्राउंड-आधारित सुविधांद्वारे कोणतेही प्रकरण आढळले नाही.  

25 रोजी^th-26^th डिसेंबर 2022 मध्ये, जेव्हा सौर वारा जवळजवळ नाहीसा झाला होता तेव्हा आर्टिक प्रदेशात जमिनीवर आधारित कॅमेऱ्यांनी एक असामान्य अरोरा कॅप्चर केला होता. निरीक्षण केलेला अरोरा एकसमान आणि आकाराने प्रचंड होता. तो टिपिकल अरोरासारखा दिसत नव्हता. ठराविक ध्रुवीय कॅप अरोरा हा रंगीबेरंगी चमकदार प्रकाश शो आहे जो इंद्रधनुष्यासारख्या दिव्यांचा डायनॅमिक नमुना प्रदर्शित करतो. हे पडदे, किरण, सर्पिल किंवा बदलणारे फ्लिकर म्हणून दिसू शकते. थीटा अरोरा उपग्रहांद्वारे वरून निरीक्षण केल्यावर ग्रीक अक्षर थीटा (मध्यभागातून ओलांडणारी ओव्हल असलेली ओव्हल) सारखी दिसते. थीटा अरोरा असेही संबोधले जाते 'ट्रान्सपोलर आर्क्स' वरून दिसल्यावर मोठ्या आकाराच्या आर्क्स दिसल्यामुळे. 'सूर्य-संरेखित आर्क्स.' जमिनीवर आधारित वेधशाळांमधून निरीक्षण केलेले लहान आणि मंद ऑरोरल आर्क्स आहेत. आर्क्सचे एक टोक सूर्याकडे निर्देशित केले जाते म्हणून त्याला 'म्हणतात.सूर्य-संरेखित आर्क्स. ' 

2022 मध्ये ख्रिसमसच्या रात्री पाहिलेला अरोरा गुळगुळीत, पसरलेला आणि आकाराने प्रचंड होता. हे सामान्य अरोरासारखे दिसत नव्हते म्हणून ते ध्रुवीय पावसाचे अरोरा असल्याचे मानले जात होते. याची पुष्टी करण्यासाठी, संशोधकांनी उपग्रह-आधारित आणि जमिनीवर आधारित डेटा वापरून याची तपासणी केली.  

उपग्रह प्रतिमा दर्शविते की ध्रुवीय कॅप प्रदेश सुरुवातीला पूर्णपणे रिकामा होता. 25 रोजी ध्रुवीय टोपी एका फिकट पसरलेल्या अरोराने भरू लागली^th डिसेंबर. त्यानंतर, जवळजवळ संपूर्ण ध्रुवीय टोपी प्रदेश लवकरच तीव्र परंतु कमी-संरचित उत्सर्जनाने व्यापला गेला. डिफ्यूज ऑरोराद्वारे ध्रुवीय टोपीचे हे मोठ्या प्रमाणात भरणे सुमारे 28 तास चालू राहिले. ध्रुवीय टोपीतील तीव्र उत्सर्जन 26 रोजी सकाळी कमी होऊ लागले^th डिसेंबर आणि काही तासांत, अरोराची रचना सामान्य वितरणावर परत आली आणि ध्रुवीय टोपी पुन्हा रिकामी झाली.  

इंटरप्लॅनेटरी मॅग्नेटिक फील्ड (IMF) च्या अभिमुखतेवर अवलंबून ध्रुवीय पावसाचे इलेक्ट्रॉन पर्जन्य सामान्यत: फक्त एका गोलार्धात होते. एकाच वेळी उपग्रह प्रतिमांनी उत्तर गोलार्धात ध्रुवीय टोपी पूर्ण भरलेली दर्शविली तर दक्षिण गोलार्धाची ध्रुवीय टोपी रिकामी होती. यामुळे आंतर गोलार्धातील विषमता दिसून आली आणि IMF च्या अपेक्षित अभिमुखतेने जोरदारपणे सूचित केले की उत्तर गोलार्धातील ध्रुवीय टोपीमध्ये आढळलेला मोठ्या प्रमाणात अरोरा हा ध्रुवीय पावसाचा अरोरा होता. इलेक्ट्रॉन डेटामध्ये इंटरहेमिस्फेरिक विषमता देखील दिसली. तसेच, सौर वारा गायब होण्याची वेळ आणि ध्रुवीय टोपी भरण्याची वेळ यांच्यातील परस्परसंबंध खूप चांगला होता.  

25 रोजी आर्टिक टाऊन ऑफ लॉन्गयरब्येनमधील जमिनीवर आधारित सुविधेतून ऑप्टिकल मोजमाप^th -26^th डिसेंबरमध्ये असे दिसून आले की उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन (>1 keV) इलेक्ट्रॉन पर्जन्याचा प्राथमिक घटक तयार करतात. उपग्रहाद्वारे उच्च उर्जा इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह देखील दिसून आला. परिणामी, अरोरा जमिनीवरून चमकदार हिरवट उत्सर्जनाच्या रूपात दिसत होता.  

पूर्वीच्या अभ्यासात असे दिसून आले होते की ध्रुवीय पाऊस अरोरा 150 मीटर/सेकंद वेगाने सूर्याभिमुख होतो. 2022 च्या ख्रिसमसच्या रात्री दिसलेल्या ॲटिपिकल अरोराच्या बाबतीत, क्रॉस-सेक्शनल ऑप्टिकल डेटाच्या विश्लेषणाने सूचित केले की अरोरा सूर्याभिमुख दिशेने प्रसारित झाला परंतु जमिनीवरून पाहिल्याप्रमाणे अरोरा वेग दोन ते तीन पट जास्त होता.  

अशा प्रकारे, 2022 मध्ये ख्रिसमसच्या रात्री जमिनीवरून दिसणारा अवाढव्य एकसमान अरोरा हा ध्रुवीय पावसाचा अरोरा होता. हे ध्रुवीय पावसाचे पहिले ग्राउंड-आधारित निरीक्षण होते, जो जटिल सूर्य-पृथ्वी कनेक्शनचा एक अद्वितीय पैलू होता.  

*** 

संदर्भ:  

1. होसोकावा, के. इत्यादी 2024. ध्रुवीय टोपीमध्ये अपवादात्मकपणे अवाढव्य अरोरा ज्या दिवशी सौर वारा जवळजवळ नाहीसा झाला. विज्ञान प्रगती. 21 जून 2024. खंड 10, अंक 25. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adn5276  

2. SWPC, NOAA. अरोरा. येथे उपलब्ध https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/aurora  

***