Призрачные звуки авроры можно услышать, даже когда они невидимы

Если вы находитесь высоко и внимательно прислушиваетесь в ночи, когда северное небо танцует с пылающими полотнищами зеленого света - впечатляющее земное явление аврора бореалис - вы можете услышать призрачные звуки.

Почти незаметные, эти звуки были слышны только во время самых бурных проявлений авроры и описывались как шум прибоя, похожий на водопад на расстоянии, или пиканье и треск, похожие на слабые помехи.

Однако новые данные свидетельствуют о том, что эти звуки происходят высоко в атмосфере даже тогда, когда мы их не слышим - даже, возможно, когда мы вообще не видим северного сияния.

Инженер-акустик Унто Лайне из Университета Аалто в Финляндии сумел записать эти странные хлопающие звуки в небе в ночь, когда ни одна из световых завес не появилась.

Он представил свои результаты на Объединенной конференции по акустике EUROREGIO/BNAM2022 в Дании в этом месяце.

"Это опровергает аргумент о том, что авроральные звуки чрезвычайно редки и что аврора бореалис должна быть исключительно яркой и живой", - говорит Лейн.

Авроральные звуки долгое время оставались чем-то загадочным. Сообщения о них описывались, по крайней мере, на протяжении столетия, но только в 2012 году записи, сделанные Лейном и его коллегами, окончательно подтвердили, что звуки реальны.

Исследователи также определили, откуда исходили звуки в атмосфере - на высоте примерно 70-100 метров (230-330 футов), что удивительно низко.

Авроры возникают, когда частицы солнечного ветра сталкиваются с магнитосферой Земли, затем ускоряются вдоль линий магнитного поля до высоких широт, где попадают в верхние слои атмосферы.

Там они взаимодействуют с атмосферными частицами, создавая мерцающие огни, которые танцуют по небу.

В 2016 году Лейн и его коллеги сообщили, что они выяснили причину звуков, которые слышат некоторые люди.

В особенно холодные, ясные и спокойные ночи слой более теплого воздуха образуется над неглубоким слоем холодного воздуха в нижней части атмосферы.

В этих двух слоях могут накапливаться противоположные электрические заряды; когда геомагнитные возмущения, возможно, вызванные авророй, распространяются вниз через атмосферу, это может вызвать электрический разряд между слоями, который и вызывает шум.

Новые записи были сделаны с целью дальнейшего изучения этого явления. Недалеко от деревни Фискарс группа установила записывающее оборудование, чтобы прослушать пикающие и трещащие звуки, исходящие из атмосферы.

Затем результаты наблюдений были сопоставлены с данными измерений геомагнитной активности, проведенных Финским метеорологическим институтом. В общей сложности команда собрала библиотеку из сотен звуков-кандидатов, из которых 60 самых сильных были связаны с изменениями в магнитном поле Земли.

"Используя геомагнитные данные, которые измерялись независимо, можно с 90-процентной точностью предсказать, когда в моих записях появятся авроральные звуки", - говорит Лейн.

Работа предполагает, что между авроральными звуками и геомагнитной активностью, вероятно, существует причинно-следственная связь, причем разные типы активности вызывают разные звуки.

Процессы, которые производят эти звуки, также отличаются от процессов, которые производят авроральные проявления; однако, поскольку и те, и другие производятся геомагнитной активностью, они могут появляться вместе.

Новая работа показывает, что они не обязательно должны совпадать. Многие авроры наблюдались в отсутствие авроральных звуков; теперь авроральный звук наблюдается в отсутствие аврорального света.

"Это был самый большой сюрприз!" говорит Лейн.

"Звуки встречаются гораздо чаще, чем все думали, но когда люди слышат их без видимой авроры, они думают, что это просто трескается лед или, может быть, собака или какое-то другое животное".

Тем не менее, мы можем продолжать использовать термин "авроральный звук" из-за исторически сложившейся связи между этими двумя явлениями, говорит Лейн.

Исследование было представлено на совместной конференции по акустике UROREGIO/BNAM2022.