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Scienza di Airglow

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Anonim

Bagliore d'aria, debole luminescenza dell'atmosfera superiore terrestre causata dall'assorbimento selettivo delle molecole d'aria e degli atomi di ultravioletti solari e radiazioni X. La maggior parte del bagliore aereo emana dalla regione circa 50 a 300 km (da 31 a 180 miglia) sopra la superficie della Terra, con l'area più luminosa concentrata ad altitudini intorno a 97 km (60 miglia). A differenza dell'aurora, il bagliore d'aria non presenta strutture come archi ed è emesso da tutto il cielo a tutte le latitudini in ogni momento. Il fenomeno notturno si chiama bagliore notturno. Dayglow e twilight glow sono termini analoghi.

La luminescenza fotochimica (che è anche chiamata chemiluminescenza) è causata dalle reazioni chimiche della radiazione solare in entrata con atomi e molecole presenti nell'atmosfera superiore. La luce solare fornisce l'energia necessaria per elevare questi materiali a stati eccitati e, a loro volta, producono emissioni a determinate lunghezze d'onda. Gli scienziati dell'atmosfera osservano frequentemente le emissioni di sodio (Na), idrossile radicale (OH), ossigeno molecolare (O 2) e ossigeno atomico (O). Le emissioni di sodio si verificano nello strato di sodio (circa 50-65 km [31-40 miglia] sopra la superficie terrestre), mentre le emissioni di OH, ossigeno molecolare e ossigeno atomico sono più concentrate ad altitudini di 87 km (54 miglia), 95 km (60 miglia) e 90–100 km (56–62 miglia), rispettivamente.

Le radiazioni emesse da queste molecole e atomi possono essere osservate nella parte visibile dello spettro elettromagnetico. La lunghezza d'onda delle emissioni di sodio è di circa 590 nm, quindi appaiono di colore giallo-arancione. Le lunghezze d'onda delle emissioni di OH e ossigeno molecolare, tuttavia, abbracciano ampie bande che vanno rispettivamente da circa 650 a 700 nm (rosso) e da 380 a 490 nm (viola a blu), rispettivamente. Al contrario, le emissioni di ossigeno atomico si verificano a tre distinte lunghezze d'onda situate a 508 nm (verde), 629 nm (rosso-arancio) e 632 nm (rosso) all'interno dello spettro elettromagnetico.

Il bagliore notturno è molto debole nella regione visibile dello spettro; l'illuminazione che dà a una superficie orizzontale al suolo è quasi uguale a quella di una candela ad un'altezza di 91 metri (300 piedi). È probabilmente circa 1.000 volte più forte nella regione a infrarossi.

Le osservazioni dalla superficie terrestre e i dati provenienti da veicoli spaziali e satelliti indicano che gran parte dell'energia emessa durante il bagliore notturno proviene da processi di ricombinazione. In uno di questi processi, l'energia radiante viene rilasciata quando gli atomi di ossigeno si ricombinano per formare ossigeno molecolare, O 2, originariamente dissociato dall'assorbimento della luce solare. In un altro processo, elettroni liberi e ioni (in particolare ossigeno atomico ionizzato) si ricombinano ed emettono luce.

Di giorno e durante il crepuscolo, il processo di diffusione della risonanza della luce solare da parte di sodio, ossigeno atomico, azoto e ossido nitrico sembra contribuire al bagliore d'aria. Inoltre, le interazioni tra i raggi cosmici provenienti dallo spazio profondo e atomi e molecole neutrali dell'atmosfera superiore possono svolgere un ruolo sia nei fenomeni notturni che diurni alle alte latitudini.