A sűrű molekula- és elektromos töltésű részecskék, úgynevezett ionoszféra, a Föld felső légkörében lógnak, kb. 35 mérföldre (60 kilométer) a bolygó felszíne felett, és 620 mérföld (1000 km) távolságon nyúlnak ki. A fentről érkező napsugárzás a légköri rétegben szuszpendált részecskékből áll. Az alulról érkező rádiójelek visszatérnek az ionoszférából a földi műszerekhez. Ahol az ionoszféra átfedésben van a mágneses mezőkkel, az ég ragyogó fénykijelzőkben merül fel, amelyeket hihetetlen látni.
Hol van az ionoszféra?
Számos különálló réteg alkotja a Föld légkörét, köztük a mezoszféra, amely 50 km-re felfelé indul, és a termoszféra, amely 53 km-re (85 km) felfelé indul. Az ionoszféra három részből áll a mezoszféra és a termoszféra belsejében, D, E és F rétegekkel jelölve, az UCAR Tudományos Oktatási Központ szerint.
A szélsőséges ultraibolya sugárzás és a röntgen sugaraival bombázza a légkör ezen felső részeit, és megüti az atomok és molekulák azon rétegeiben tartott részét. Az erős sugárzás eloszlatja a negatív töltésű elektronokat a részecskékről, megváltoztatva ezen részecskék elektromos töltését. A keletkező szabad elektronok és töltött részecskék, amelyeket ionoknak nevezünk, az "ionoszféra" névhez vezettek. Az ionizált gáz vagy plazma keveredik a sűrűbb, semleges atmoszférával.
Az ionok koncentrációja az ionoszférában a Földön elterjedt napsugárzás mennyiségétől függ. Az ionoszféra sűrűn növekszik a töltött részecskékkel a nap folyamán, de ez a sűrűség éjszaka csökken, amikor a töltött részecskék rekombinálódnak az elmozdult elektronokkal. A NASA szerint az ionoszféra teljes rétege megjelenik és eltűnik ebben a napi ciklusban. A napsugárzás 11 év alatt ingadozik, vagyis a nap az évtől függően többé-kevésbé sugározhat ki sugárzást.
A robbanásveszélyes napsütés és a szél széllökése felidézheti az ionoszféra hirtelen változásait, nagy magasságú szél és súlyos időjárási rendszerek hatására, amelyek az alábbi Földön sújtanak.
Világítsd meg az eget
A nap forró, forró felülete kitölti a nagy töltésű részecskék áramát, és ezeket a patakokat napszélnek nevezik. A NASA Marshall űrrepülőközpontja szerint a napszél másodpercenként körülbelül 25 mérföld (40 km) sebességgel repül az űrben. Amikor elérték a Föld mágneses mezőjét és az alatti ionoszférát, a napszelek színes kémiai reakciót indítottak az éjszakai égbolton, az úgynevezett aurora néven.
Amikor a napszelek korbácsolnak a Földön, a bolygó árnyékolt marad a mágneses tere mögött, más néven a magnetoszféra. Azáltal, hogy az olvadt vasat a Föld magjában megégetik, a magnetoszféra mindkét pólus felé továbbítja a napsugárzást. Ott a töltött részecskék ütköznek az ionoszférában kavargó vegyszerekkel, és így varázslatos aurrákat hoznak létre.
A tudósok úgy találták, hogy a Nap saját mágneses tere a Föld gyengébbét szétoszlatja, és az aurákat a bolygó éjszakai oldala felé tolja el, amint azt a Popular Mechanics közli.
A National Geographic szerint az Északi-sarkvidéki és az Antarktiszi körök közelében az égbolton minden nap éjszaka szivárgások vannak. A színes fényfüggönyök, azaz aurora borealis és aurora australis néven körülbelül 620 mérföld (1000 km) fölött lógnak a Föld felszínén. Az aurák zöldessárgán világítanak, amikor az ionok oxigénrészecskéket találnak az alsó ionoszférában. A vöröses fény gyakran virágzik az auroras élek mentén, és a bolyhosok és a blues is megjelennek az éjszakai égbolton, bár ez ritkán fordul elő.
"Az aurora oka némileg ismert, de mégsem oldódik meg teljesen" - mondta Toshi Nishimura, a Bostoni Egyetem geofizikusa. "Például, mi okozza az aurora egy bizonyos típusú színét, mint például a lila, továbbra is rejtély."
Ki az a Steve?
Az aurorán túl az ionoszféra más lenyűgöző fény show-knak is otthont ad.
2016-ban az állampolgárságú tudósok egy különösen figyelemre méltó jelenséget észleltek, amelyet a tudósok megkíséreltek megmagyarázni - jelentette a Live Science testvérhelyén a Space.com korábban. Világos, fehér és rózsaszínű folyók folytak át Kanadán, amely délre van, mint a legtöbb auror. Időnként zöld kötőjelek csatlakoztak a keverékhez. A titokzatos lámpákat Steve-nek nevezték el, tisztelgve az "A sövény felett" animációs filmet, majd később átnevezték őket "Erős hőkibocsátási sebességjavító" néven, még mindig rövid ideig STEVE-ként.
"Száz évek óta tanulmányozzuk az aurort, és nem tudtuk megmagyarázni, és még mindig nem tudjuk megmagyarázni, mi az Steve." - mondta Gareth Perry, a New Jersey-i Technológiai Intézet űrjárási tudósa. "Érdekes, mert emissziója és tulajdonságai nem hasonlítanak másokhoz, amelyeket legalább az optikával megfigyeltünk az ionoszférában."
A Geophysical Research Letters folyóirat 2019. évi tanulmánya szerint a STEVE zöld csíkjai hasonlóan alakulhatnak ki, mint ahogy a hagyományos aurorák alakulnak ki, amikor a töltött részecskék esnek le a légkörre. A STEVE-ban azonban úgy tűnik, hogy a fény folyója ragyog, amikor az ionoszférában lévő részecskék összeesnek és hőt termelnek egymás között.
Kommunikáció és navigáció
Noha az ionoszférában zajló reakciók ragyogó árnyalatokkal festenek az égboltot, ronthatják a rádiójeleket, zavarhatják a navigációs rendszereket, és időnként széles körű áramkimaradást okozhatnak.
Az ionoszféra 10 megahertz alatti rádióátvitelt tükröz, lehetővé téve a katonaság, a légitársaságok és a tudósok számára, hogy nagy távolságon keresztül összeköthessék a radar- és kommunikációs rendszereket. Ezek a rendszerek akkor működnek a legjobban, ha az ionoszféra sima, mint egy tükör, de a plazma rendellenességei megbonthatják őket. A GPS-átvitel áthalad az ionoszférán, ezért ugyanazokat a sebezhetőségeket viseli.
"Nagyméretű geomágneses viharok vagy űrjárási időjárási események során az áramok más áramot indukálhatnak a talajban, az elektromos hálózatokon, csővezetékeken stb., És pusztítást okozhatnak" - mondta Perry. Az egyik ilyen napenergia-vihar 1989-ben a híres Quebec-i áramszünetet okozta. "Harminc évvel később elektromos rendszerünk még mindig érzékeny az ilyen eseményekre."
A tudósok az ionoszférát radarok, kamerák, műholdas eszközökhöz és számítógépes modellek segítségével vizsgálják, hogy jobban megértsék a régió fizikai és kémiai dinamikáját. Felfegyverkezve ezzel a tudással, remélik, hogy jobban megjósolják az ionoszféra zavarait, és megakadályozzák azokat a problémákat, amelyek az alábbi földön okozhatnak.
