Risalente al I sec. scienziati, filosofi e giornalisti hanno notato il verificarsi occasionale di "notti luminose, "quando un bagliore inspiegabile nel cielo notturno permette agli osservatori di vedere montagne lontane, leggere un giornale o controllare l'orologio.

Un nuovo studio accettato per la pubblicazione in Lettere di ricerca geofisica , una rivista dell'American Geophysical Union, utilizza i dati satellitari per presentare una possibile spiegazione per questi sconcertanti fenomeni storici.

Gli autori suggeriscono che quando le onde nell'atmosfera superiore convergono su posizioni specifiche sulla Terra, amplifica il flusso d'aria naturale, una debole luce nel cielo notturno che spesso appare verde a causa delle attività degli atomi di ossigeno nell'alta atmosfera. Normalmente, le persone non notano il bagliore dell'aria, ma nelle notti luminose può diventare visibile ad occhio nudo, producendo il bagliore inspiegabile dettagliato nelle osservazioni storiche.

Pochi, se del caso, le persone osservano più notti luminose a causa del diffuso inquinamento luminoso, ma le nuove scoperte mostrano che possono essere rilevate dagli scienziati e possono ancora essere evidenti in aree remote. Il bagliore luminoso può essere una preoccupazione per gli astronomi, chi deve fare i conti con la luce extra mentre fa osservazioni con i telescopi.

"Le notti luminose esistono, e fanno parte della variabilità del bagliore dell'aria che può essere osservata con strumenti satellitari, " ha detto Gordon Shepherd, un aeronomo alla York University di Toronto, Canada, e autore principale del nuovo studio.

Un mistero storico

I resoconti storici di notti luminose risalgono a secoli fa. Plinio il Vecchio descrisse notti luminose, detto, "Il fenomeno comunemente chiamato 'sole notturno', cioè una luce che emana dal cielo durante la notte, è stato visto durante il consolato di C. Caecilius e Cn. Papirio (~ 113 a.C.), e tante altre volte, dando un'apparenza di giorno durante la notte."

Anche i giornali europei e la letteratura scientifica riportarono osservazioni di questi eventi nel 1783, 1908 e 1916.

"Il record storico è così coerente, tornando indietro di secoli, le descrizioni sono molto simili, " disse Pastore.

Le moderne osservazioni di notti luminose dalla Terra sono praticamente inesistenti. Persino i devoti ricercatori di airglow come Shepherd e i suoi colleghi non hanno mai visto una vera notte luminosa con i loro occhi. Ma anche prima dell'avvento dell'illuminazione artificiale, le notti luminose erano rare e altamente localizzate.

"Le notti luminose sono scomparse, " disse Shepherd. "Nessuno li vede, nessuno ne parla o li registra più, ma sono comunque un fenomeno interessante".

Anomalie del bagliore dell'aria

Shepherd era a conoscenza delle osservazioni storiche e poteva vedere gli eventi notturni luminosi riflessi nei dati del bagliore dell'aria dal Wind Imaging Interferometer (WINDII), uno strumento un tempo trasportato dall'Upper Atmosphere Research Satellite della NASA (1991-2005), ma non riusciva a spiegare perché si verificassero i fenomeni.

Lui e il suo coautore, Youngmin Cho, un ricercatore associato alla York University, cercato meccanismi che avrebbero causato l'aumento del flusso d'aria a livelli visibili in luoghi specifici.

Il bagliore dell'aria deriva dall'emissione di diversi colori di luce dalle reazioni chimiche nei tratti superiori dell'atmosfera. La porzione verde del bagliore dell'aria si verifica quando la luce del sole divide l'ossigeno molecolare in singoli atomi di ossigeno. Quando gli atomi si ricombinano, emettono l'energia in eccesso sotto forma di fotoni nella parte verde dello spettro della luce visibile, dando al cielo una sfumatura verdastra.

Per trovare i fattori che potrebbero causare picchi nel bagliore dell'aria e creare notti luminose, i ricercatori hanno cercato due anni di dati WINDII per profili insoliti di airglow, escludendo meteore e aurore, che hanno le loro firme distinte. Hanno identificato 11 eventi in cui WINDII ha rilevato un picco nei livelli di bagliore dell'aria che sarebbe stato visibile all'occhio umano, due di cui descrivono in dettaglio nello studio.

Finalmente, i ricercatori hanno abbinato gli eventi con gli alti e bassi delle onde zonali, grandi onde nell'atmosfera superiore che circondano il globo e sono influenzate dal tempo. Quando i picchi di certe onde si allineavano, hanno prodotto eventi notturni luminosi che potevano durare per diverse notti in un luogo specifico. Questi eventi erano da quattro a 10 volte più luminosi del normale bagliore dell'aria e potrebbero essere responsabili delle notti luminose osservate nel corso della storia.

"Questo [studio] è molto chiaro, nuovo approccio al vecchio enigma di ciò che rende alcuni cieli notturni così straordinariamente luminosi, e la risposta è la dinamica atmosferica, " disse Jürgen Scheer, un aeronomo all'Instituto de Astronomía y Física del Espacio di Buenos Aires, che non era collegato allo studio. "Ora abbiamo una buona idea di quali fenomeni dinamici siano alla base di eventi [airglow] di estrema luminosità".

Osservando una notte luminosa

Dai loro dati, i ricercatori stimano che in un luogo specifico, le notti luminose visibili si verificano solo una volta all'anno, e la loro osservazione si baserebbe su un osservatore del cielo che guarda da una posizione remota su un notte senza luna con gli occhi scuriti. Shepherd stima che da qualche parte sulla Terra si verifichi una notte luminosa, a diverse longitudini, in circa il 7% delle notti.

Se un astronomo volesse vivere personalmente una notte luminosa, Shepherd sospetta che gli scienziati potrebbero prevedere il loro verificarsi se monitorassero continuamente le onde, in modo che potessero calcolare quando i loro picchi si sarebbero allineati.

La prossima sfida sarà riprodurre la convergenza osservata di queste onde attraverso la modellazione e considerare gli effetti di altri tipi di onde nell'atmosfera, ha detto Scheer.

"Forse è una domanda quasi morta, "Ha detto Shepherd. "Ho l'ultima parola prima che muoia."