Современный мир во многом зависит от надежности спутниковой навигации и связи. Изменения в ионосфере могут вызвать искажения в передаче сигнала с орбиты. И миссия NASA GOLD позволит избежать неожиданностей. При изучении погоды в земной термосфере-ионосфере ученые обнаружили нетипичное поведение в полосах заряженных частиц, окружающих экватор Земли.
На визуализации NASA представлен процесс «экваториального фонтана» — подъёма ионов от экватора вместе с тёплым воздухом и образования полос повышенной плотности в ионосфере к северу и югу от экватора. Эти полосы, называемые экваториальной ионизационной аномалией (EIA), могут изменяться в размере, форме и интенсивности в зависимости от условий в ионосфере. Новые данные с GOLD показывают, что движения полос EIA в процессе «дыхания» могут и не быть симметричными, как это представлялось ранее. Этому явлению ещё предстоит найти объяснение.
Миссия GOLD (Global-scale Observations of the Limb and Disk) использует спектрограф высокого разрешения с двумя идентичными каналами для получения изображений в далеком ультрафиолетовом диапазоне, размещённый в качестве попутной нагрузки на геостационарном спутнике связи SES-14. GOLD изучает верхние слои атмосферы Земли (на высоте 80—640 км) уже на протяжении двух лет.
Одной из отличительных особенностей ночной ионосферы являются двойные полосы плотных заряженных частиц по обе стороны от магнитного экватора Земли. Эти полосы, называемые экваториальной ионизационной аномалией (EIA), могут изменяться по размеру, форме и интенсивности в зависимости от условий в ионосфере, которые в свою очередь зависят от различных факторов, включая геомагнитные бури и погоду на Земле. Симметричный дрейф полос EIA вызван восходящими потоками воздуха, который увлекает за собой заряженные частицы.
До данных миссии GOLD ученые полагали, что любые быстрые изменения, происходящие в полосах плотных заряженных частиц, симметричны. Если северная полоса движется на север, южная полоса делает зеркальное движение на юг. Однако в одну из ночей ноября 2018 г. наблюдения GOLD зафиксировали крайне нетипичное поведение EIA, когда южная полоса частиц сместилась на юг, но северная полоса осталась неизменной. Это не стало первым случаем наблюдения ассиметричного движения полос, но впервые оно произошло за столь непродолжительное время (2 часа против 6—8 часов). Данные наблюдения легли в основу научной статьи, опубликованной в Journal of Geophysical Research: Space Physics (декабрь 2020).
Точная причина асимметричного дрейфа, наблюдаемого GOLD, до сих пор неизвестна. По догадкам учёных, объяснением может быть целая комбинацию различных факторов, от которых зависит движение электронов в ионосфере: текущие химические реакции, электрические поля и высокогорные ветры.
Изменения плотности и её состава могут вызывать искажения в работе коммуникационных сигналов, радио и навигации. Текущее открытие поможет ученым глубже понять динамику изменений ионосферы. Из-за невозможности организации регулярных наблюдений динамики ионосферы, учёные в значительной степени полагаются на компьютерные модели, схожие с теми, которые используют метеорологи для предсказания погоды на Земле. Теперь же с появлением GOLD у учёных появился инструмент, регулярно наблюдающий за процессом и снимающий данные каждые 30 мин. До этого они опирались на данные от случайных пролетающих спутников и ограниченные наземные наблюдения.
Источник новости: https://phys.org/news/2021-08-gold-bird-eye-reveals-dynamics-earth.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=daily-nwletter
Источник видео: https://youtu.be/vREIG7BSUJo