Informationen zum STEVE Phänomen

Forum für Polarlichter, Spaceweather, Astronomie und Raumfahrt.

Moderatoren: Claudia Hinz, Ulrich Rieth, StefanK

Antworten
Michael Hunnekuhl
Beiträge: 14
Registriert: 5. Feb 2012, 21:30
Wohnort: Gehrden
Kontaktdaten:

Informationen zum STEVE Phänomen

Beitrag von Michael Hunnekuhl » 13. Dez 2022, 20:00

Dieser etwas längere Post richtet sich an alle, die sich für polarlichtartige Subaurora-Phänomene wie z.B. dem STEVE Phänomen interessieren. STEVE (Strong Thermal Emission Velocity Enhancement) ist eine polarlichtartige Leuchterscheinung, die südlich (Nordhalbkugel) bzw. nördlich (Südhalbkugel) der Polarlichtovale auftritt und durch eine untypisch schnelle und heiße Ionendrift in der Ionosphäre hervorgerufen wird. Dieses Phänomen ist erst 2018 in den Fokus wissenschaftlicher Forschung getreten, nachdem Polarlichtbeobachter in Kanada (Alberta) 2014/15 Wissenschaftler mit ihren Aufnahmen kontaktierten, da sie eine Erklärung für die beobachteten Strukturen suchten. Auch in Neuseeland und Australien erregte das Phänomen seit 2012/13 in der Beobachtercommunity große Aufmerksamkeit. Wie später in Kanada interpretierten Beobachter die beobachteten Strukturen dort zunächst als SAR-Bögen (SAR steht für stable auroral red arc) bzw. Protonenpolarlichter. SAR-Bögen treten abgetrennt vom Polarlichtoval südlich des Ovals (Nordhalbkugel) auf. Sie sind tiefrot, diffus, oft strukturlos und langlebig und in den meisten Fällen so leuchtschwach, dass sie visuell nicht beobachtet werden können. In seltenen Fällen können sie aber so leuchtstark sein, dass sie auch visuell gut beobachtet werden können.

Seit der ersten Veröffentlichung zum STEVE Phänomen im Jahre 2018 durch Elizabeth MacDonald et al. in der Zeitschrift Science Advances (Link zur open access Veröffentlichung: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aaq0030) haben Fotos von Polarlichtbeobachtern einen ganz erheblichen Beitrag zum Verständnis von STEVE beigesteuert. Seit 2018 arbeite ich als so genannter Citizen Scientist in meiner Freizeit an diesem Phänomen, seit 2019 in Kollaboration mit dem Citizen Science Projekt Aurorasaurus der NASA. Während dieser Arbeit habe ich eine umfangreiche Datenbasis zu STEVE Beobachtungen von Polarlichtbeobachtern aus allen Teilen der Welt zusammengetragen und am vergangenen Wochenende eine weiterentwickelte Datenbasis veröffentlicht, die von jedermann der sich für das STEVE Phänomen interessiert für nicht-kommerzielle Zwecke, insbesondere zur Erforschung des STEVE Phänomens, genutzt werden darf. Mein Datensatz enthält über 1000 Einzelbeobachtungen von STEVE aus Kanada, den USA, Großbritannien, Neuseeland, Australien, Norwegen, Finnland, Schweden, Estland, Lettland, Deutschland und der Antarktis für den Zeitraum Januar 1999 bis November 2022.

Mit dem Datensatz, der als PDF-Datei, EXCEL-Datei mit integrierten Selektionstools und als Textdatei mit definiertem Datenformat zur Verfügung gestellt wurde, habe ich eine Reihe zusätzlicher Dokumente zur Erklärung veröffentlicht. Die Liste mit den STEVE Beobachtungen und die begleitenden Dokumente können auf der Open Science Framework Plattform heruntergeladen werden. Link: https://osf.io/ytdzv/

Ich poste diesen Beitrag, da in den letzten Jahren eine Reihe wichtiger Publikationen veröffentlicht wurden, die ohne die Bilder engagierter Polarlichtbeobachter nicht entstanden wären und vielleicht hat ja der ein oder andere Polarlichtbeobachter, der in diesem Forum postet, zukünftig auch Interesse daran mit seinen Aufnahmen die Forschung zu unterstützen. Die folgenden Entdeckungen wurden in den letzten Jahren maßgeblich durch Bilder von Polarlichtbeobachtern initiiert:

1.) STEVE Aufnahmen aus der kanadischen Beobachtercommunity führten zur Entdeckung des polarlichtuntypischen Charakters von STEVE. Beobachtungen von STEVE lassen sich in großer Zahl in historischen Dokumenten finden, siehe Hunnekuhl & MacDonald (2019) in der Literaturliste unten (open access). Die Wissenschaft hat diese bis vor kurzem jedoch praktisch nicht untersucht bzw. sie gar nicht zur Kenntnis genommen. Eine Vielzahl weiterer STEVE Aufnahmen von Polarlichtbeobachtern bildeten nach 2018 die Grundlage für weitere veröffentlichte Studien, siehe Literaturliste unten.
2.) Aufnahmen aus der finnischen Beobachtercommunity führten zur Entdeckung der Aurora Dunes, wellenartige Strukturen im diffusen Rand der Polarlichtovale. Link zur ersten Publikation zu Aurora Dunes im Jahre 2020 (open access): https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 19AV000133
3.) Aufnahmen eines neuseeländischen Polarlichtbeobachters führten zu der Entdeckung, dass sich SAR-Bögen in STEVE weiterentwickeln können, siehe Martinis et al. (2021, 2022) in der Literaturliste unten (leider nicht open access). Inzwischen ist durch Untersuchungen von Wissenschaftlern der Universität in Calgary bekannt, dass die Umwandlung in beide Richtungen erfolgen kann, SAR-Bogen -> STEVE -> SAR-Bogen
4.) Aufnahmen aus der finnischen und kanadischen Beobachtercommunity führten zur Entdeckung von RAGDA. RAGDA steht für Red Arc with Green Diffuse Aurora. Zuvor war RAGDA Wissenschaftlern, so wie zuvor auch STEVE, unbekannt. Die erste Publikation zu diesen Strukturen: Nishimura et al. (2022). Interaction Between Proton Aurora and Stable Auroral Red Arcs Unveiled by Citizen, JGR Space Physics, 127, e2022JA030570. LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 22JA030570 (leider nicht open access). Auf der folgenden finnischen Webseite gibt es eine allgemeinverständliche Erklärung in Englisch und Finnisch: https://www.ursa.fi/suomalaisten-tahtih ... tml#c15169
RAGDA Strukturen zeichnen sich durch tiefrote Bögen, oder fragmentierten Bögen aus, die ähnlich wie SAR-Bögen jenseits der Polarlichtovale auftreten, jedoch innere Strukturen wie etwa Strahlstrukturen zeigen können und von grünen, diffusen, fleckenartigen Strukturen bzw. fragmentierten Bögen begleitet werden. Diese Strukturen werden gelegentlich auch aus Deutschland beobachtet.

Es folgen noch einige Links zu Veröffentlichungen zum STEVE Phänomen, in denen die Struktur, Farbe und Dynamik diskutiert wird, mehrere davon mit Beteiligung von Polarlichtbeobachtern. Eine sehr umfangreiche Literaturliste zu STEVE gibt es auch auf der englischen Wikipedia-Seite zu STEVE. Link: https://en.wikipedia.org/wiki/STEVE

Literatur zu STEVE:

Archer W. E. et al. (2019). The Vertical Distribution of the Optical Emission of a STEVE and Picket Fence Event, Geophysical Research Letters, 46 (19), 10719–10725.
LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 19GL084473 (open access)
Chu X. et al. (2020). Morphological Characteristics of Strong Thermal Emission Velocity Enhancement Emissions, JGR Space Physics, 125e, e2020JA028110.
LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 20JA028110
Gallardo-Lacourt B. et al. (2022). Proton Aurora and Optical Emissions in the Subauroral, Space Sci. Rev., 217:10.
LINK: https://link.springer.com/article/10.10 ... 20-00776-6
Gillies D. M. et al. (2019). First Observations From the TREx Spectrograph: The Optical Spectrum of STEVE and the Picket Fence Phenomena, Geophysical Research Letters, 46 (13), 7207–7213.
LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 19GL083272 (open access)
Gillies D. M. et al. (2020). The Apparent Motion of STEVE and the Picket Fence Phenomena, Geophysical Research Letters, 47, e2020GL088980.
LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 20GL088980 (open access)
Hunnekuhl M. & MacDonald E. (2019). Early Ground-Based Work by the Aurora Pioneer Carl Størmer on the High-Altitude Detached Subauroral Arcs Now Known as “STEVE”, Space Weather,18 (3), e2019SW002384
Link: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 19SW002384 (open access)
Liang J. et al. (2019). Optical Spectra and Emission Altitudes of Double‐Layer STEVE: A Case Study. Geophysical Research Letters, 46 (23), 13630–13639.
LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 19GL085639 (open access)
MacDonald E. A. et al. (2018). New science in plain sight: Citizen scientists leads to the discovery of optical structure in upper atmosphere, Science Advances, 4 (3), eaaq0030.
LINK: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aaq0030 (open access)
Martinis et al. (2021). First Simultaneous Observation of STEVE and SAR Arc Combining Data From Citizen Scientists, 630.0 nm All-Sky Images, and Satellites, Geophysical Research Letters, 48 (8), e2020GL092169.
LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 20GL092169
Martinis et al. (2022). Rainbow of the Night First Direct Observation of a SAR Arc Evolving Into STEVE, Geophysical Research Letters, 49, e2022GL098511.
LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 22GL098511
Mende S. B. and Turner C. (2019). Color Ratios of Subauroral (STEVE) Arcs, Journal of Geophysical Research: Space Physics, 127 (7), 5945–5955.
LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 19JA026851 (open access)
Semeter J. et al. (2020). The Mysterious Green Streaks Below STEVE, AGU Advances, 1(4), e2020AV000183.
LINK: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com ... 20AV000183 (open access)
Størmer C. (1935). Remarkable Aurora-Forms from Southern Norway. I. Feeble Homogeneous Arcs of Great Altitude, Geofysiske Publiskasjoner, 11 (5).
LINK: http://www.ngfweb.no/geophysica_norvegica.html#toppen (open access)

Informationen zu sehr alten Beobachtungen von STEVE findet ihr auf meiner Open Science Framwork Seite. Link: https://osf.io/9r25d/

Antworten

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 2 Gäste