Aurora-like fragments: From fascinating discovery to understanding

En merkelig ny type nordlys har blitt oppdaget over Svalbard. De viser seg som små flekker (deler/biter/stykker?) av grønt lys og ble observert da de dannet kjeder nært nordlys-buer. Disse ble oppkalt "fragmenterte nordlys-lignende utslipp"- eller bare "fragmenter". Vi ønsker å finne ut hva som forårsaker disse fragmentene og om de er en del av et større system som er knyttet til det nærliggende nordlyset. Noen typer turbulens høyt oppe i atmosfæren er usynlig og vanligvis vanskelig å måle. Ved å forske på fragmentene kan vi lære mer om disse turbulens-typene. Det er viktig å forstå turbulensen fordi det kan forstyrre kommunikasjon og navigasjonssystemer. I tillegg kan disse fragmentene tyde på at energi strømmer ned i atmosfæren og varmer den opp, noe som kan føre til at luften utvider seg og bremser farten til satellittene. Fragmentene er ikke vanlig nordlys, siden de ikke skyldes partikler fra rommet som treffer jordens atmosfære. Derfor plasserer vi dem i kategorien "nordlys-lignende". I 2016 oppdaget amatør-forskere en annen type nordlys-lignende fenomen, som de kalte STEVE. Ved siden av STEVE dukker det av og til opp små grønne "striper" som ligner på fragmenter, men ved mye lavere breddegrader. Vi ønsker å sammenligne fragmentene med STEVE-stripene for å undersøke om disse fenomenene skyldes den samme type turbulens, som eksisterer på forskjellige steder. Et annet mål er å undersøke hvordan ulike typer nordlys og andre nordlys-lignende systemer henger sammen. Prosjektet vil ta i bruk flere typer kameraer for å finne fragmentene og STEVE-stripene. Et nytt, topp moderne radar-system, kalt EISCAT 3D, er snart klart til bruk. Denne radaren kan måle fragmentene og omgivelsene rundt disse i 3 dimensjoner med veldig gode detaljer. I tillegg vil samarbeid med amatør-forskere fra Svalbard og i resten av verden være viktig for å utvide dataarkivet og formidle forskningen vår til offentligheten.

The ionosphere is a region rich in plasma instabilities that create structures on many different scales. This project seeks to understand the cause of exciting new aurora-like features called fragments that were discovered above Svalbard in 2021. The fragments are 'aurora-like' because they are not caused by particle precipitation and therefore cannot be called aurora in the traditional sense. Their cause is currently a mystery, but an important one to solve as they are a visible manifestation of usually invisible instabilities that occur when plasma in the ionosphere is accelerated due to strong electric fields. The fragments show structuring on multiple scale sizes, which could mean that multiple instabilities act together to form them. They also appear next to classical auroral structures, which means there could be local coupling between aurora and aurora-like structures. To study these small scale structures and their larger scale systems and ionospheric background conditions requires both optical measurements and radar measurements capable of resolving small structures that change rapidly. We will use the state of the art new EISCAT 3D radar to measure the fragments in high resolution. We will also try to measure a different aurora-like structure called 'streaks', which are similar to fragments but are a part of a different system of aurora and aurora-like features. By combining EISCAT 3D and other radar and optical measurements, we will uncover which instabilities generate fragments and streaks. We will make new models using the EISCAT 3D data to reveal the systems that link aurora and aurora-like features together. This work is important as the systems the fragments and the streaks are a part of could heat and expand the neutral atmosphere, causing drag on satellites. The turbulence can also cause drop outs in GPS and radio signals. This project will help us understand the behaviour of the fragment and streak systems and mitigate the challenges they pose.