Procesi Zemes augšējā atmosfērā rada spilgtas krāsu zonas, kas pazīstamas kā atmosfēras atspīdums, kā šeit redzams attēlā, kas uzņemts no Starptautiskās kosmosa stacijas. kredīts: NASA
Jauna meklēšana, izmantojot datus no NASAGlobālo ekstrēmumu un disku novērošanas misija jeb GOLD atklājusi negaidītu uzvedību uzlādētu daļiņu plašumos, kas savieno Zemes ekvatoru-iespējams, pateicoties GOLD tālredzības globālajam redzējumam, kas ir pirmais šāda veida veids. no mērīšanas.
Zelts atrodas ģeostacionārā orbītā, kas nozīmē, ka tas riņķo ap Zemi tādā pašā ātrumā kā planēta un “lidinās” virs tās pašas vietas. Tas ļauj GOLD redzēt to pašu reģionu, kas laika gaitā mainās garuma un platuma grādos, ko vairums satelītu, kas pēta atmosfēras augšdaļu, nevar.
“Tā kā GOLD atrodas ģeostacionārā satelītā, mēs varam uzņemt šīs dinamikas divdimensiju laika evolūciju,” sacīja Dr Xuguang Cai, pētnieks Augsta augstuma observatorijā Boulderā, Kolorādo, un jauna pētījuma galvenais autors.
GOLD koncentrējas uz Zemes augšējās atmosfēras daļām, kas stiepjas no aptuveni 50 līdz 400 jūdzēm augstumā, ieskaitot neitrālu slāni, ko sauc par termosfēru, un elektriskās lādētās daļiņas, kas veido jonosfēru. Atšķirībā no neitrālajām daļiņām lielākajā daļā Zemes atmosfēras, jonosfēras lādētās daļiņas reaģē uz elektriskajiem un magnētiskajiem laukiem, kas iet caur atmosfēru un tuvu Zemei. Bet, tā kā lādētas un neitrālās daļiņas ir sajauktas, kaut kas, kas ietekmē vienu populāciju, var ietekmēt arī citu.
NASA GOLD misija – akronīms Observations on the Global Tip and Disk Scale – novēroja pēkšņu asimetrisku kustību vienā no dubultām uzlādētu daļiņu joslām, kas naktī veidojas Zemes atmosfērā. GOLD unikālā perspektīva (labajā pusē) padarīja šo novērojumu iespējamu, jo cita veida mērījumi, kas veikti no zemes instrumentiem (kreisajā pusē), nevar redzēt izmaiņas atklātā ūdenī. Sarkanie punkti parāda elektronu joslas maksimumu, ko mēra ar uz zemes esošiem sensoriem, mērot kopējo elektronu saturu, bet melnie punkti parāda GOLD mērīto elektronu joslas maksimumu. Vizualizācijas beigās izmērītās virsotnes parādās dažādās vietās. Kredīts: NASA Zinātnes vizualizācijas studija
Tas nozīmē, ka jonosfēru un atmosfēras augšdaļu veido sarežģīta faktoru kombinācija, tostarp kosmosa laika apstākļi, piemēram, saules izraisītas ģeomagnētiskās vētras, un sauszemes laika apstākļi. Šie apgabali kalpo arī kā automaģistrāle daudziem mūsu signāliem sakariem un navigācijai. Izmaiņas jonosfēras blīvumā un sastāvā var izkropļot signālus, kas iet caur to, piemēram, radio un GPS.
No komerciālo sakaru satelīta ģeostacionārās orbītas skatu punkta GOLD aptuveni pusotras minūtes veic jonosfēras novērojumus puslodes līmenī. Šis bezprecedenta uzskats sniedz zinātniekiem jaunu ieskatu par to, kā šis reģions mainās.
noslēpumaina kustība
Viena no nakts jonosfēras atšķirīgākajām iezīmēm ir blīvi uzlādētu daļiņu dubultās joslas abās Zemes magnētiskā ekvatora pusēs. Šīs joslas, ko sauc par ekvatoriālajām jonizācijas anomālijām vai IVN, var mainīties pēc izmēra, formas un intensitātes atkarībā no jonosfēras apstākļiem.
Joslas var arī mainīt savu pozīciju. Līdz šim zinātnieki ir paļāvušies uz datiem, ko uztver satelīti, kas šķērso reģionu, vidēji mērot vairākus mēnešus, lai noskaidrotu, kā diapazoni varētu mainīties ilgtermiņā. Bet īstermiņa izmaiņas ir bijis grūtāk izsekot.
Pirms GOLD zinātniekiem bija aizdomas, ka jebkuras straujas joslu izmaiņas būs simetriskas. Ja ziemeļu josla virzās uz ziemeļiem, tad dienvidu josla veic apgrieztu kustību uz dienvidiem. Kādu nakti 2018. gada novembrī GOLD redzēja kaut ko tādu, kas apstrīdēja šo ideju: dienvidu daļiņu josla novirzījās uz dienvidiem, bet ziemeļu josla noturējās – tas viss notika mazāk nekā divu stundu laikā.
Zemes magnētiskā lauka forma (šajā datu vizualizācijā attēlota ar oranžām līnijām) pie ekvatora stumj lādētas daļiņas (zilas) prom no ekvatora, izveidojot divas blīvas joslas uz ziemeļiem un dienvidiem no ekvatora, kas pazīstamas kā ekvatoriālā jonu anomālija. Kredīts: NASA Zinātnes vizualizācijas studija
Šī nav pirmā reize, kad zinātnieki redz, kā joslas pārvietojas šādā veidā, taču šis īsākais notikums – tikai aptuveni divas stundas, salīdzinot ar tipiskākajām divām stundām no sešām līdz astoņām stundām – bija redzēts pirmo reizi, un tas varētu notikt ir novēroti tikai iepriekš. Piezīmes ir izklāstītas dokumentā, kas publicēts 2020. gada 29. decembrī, plkst Ģeofizisko pētījumu žurnāls: Kosmosa fizika.
Šo joslu simetriskā novirze notiek gaisa augstuma dēļ, kas ar to velk lādētās daļiņas. Iestājoties naktij un atdziestot, palielinās siltāka gaisa kabatas. Uzlādētās daļiņas, kas atrodas šajās siltākajās gaisa kabatās, ir savienotas ar magnētiskā lauka līnijām, un tām kabatām, kas atrodas netālu no Zemes magnētiskā ekvatora, Zemes magnētiskā lauka forma nozīmē, ka kustība uz augšu arī nospiež uzlādētas daļiņas horizontāli. Tas rada simetrisku divu uzlādētu daļiņu joslu novirzi no ziemeļiem uz dienvidiem.
Precīzs GOLD novērotās asimetriskās aberācijas cēlonis joprojām ir noslēpums-lai gan Cai ir aizdomas, ka atbilde slēpjas daudzu faktoru kombinācijā, kas veido elektronu kustību jonosfērā: notiekošās ķīmiskās reakcijas, elektriskie lauki un pūšami augstkalnu vēji reģionā.
Tomēr pārsteidzoši, ka šie atklājumi varētu palīdzēt zinātniekiem paskatīties aiz jonosfēras priekškara un labāk izprast, kas izraisa tās izmaiņas. Tā kā nav iespējams uzraudzīt katru procesu ar satelīta vai zemes sensoru, zinātnieki lielā mērā paļaujas uz datoru modeļiem, lai pētītu jonosfēru, piemēram, tādus, kas palīdz meteorologiem prognozēt laika apstākļus uz Zemes. Lai izveidotu šo simulāciju, zinātnieki kodē to, ko viņi uzskata par pamatā esošo fiziku darbā, un salīdzina modeļa prognozi ar novērotajiem datiem.
Pirms GOLD zinātnieki šos datus ieguva no neregulāriem tranzīta pavadoņiem un ierobežotiem zemes novērojumiem. Tagad GOLD sniedz zinātniekiem visaptverošu pārskatu.
Atsauce: “Novērojums pēc saulrieta OI 135,6 nm radiācijas uzlabošanai virs Dienvidamerikas, veicot zelta ekspedīciju”, autori Xuguang Cai, Alan G. Burns, Wenbin Wang, Liying Qian, Jing Liu, Stanley C. Solomon, Richard W. Eastes, Robert E. Danielle, Carlos R. Martins, William E. McClintock un Inez S. Batista, 202. gada 29. decembris, pieejams šeit. Ģeofizisko pētījumu žurnāls: Kosmosa fizika.
doi: 10.1029/ 2020JA028108
