Das goldene Vogelauge zeigt die Dynamik der Schnittstelle der Erde zum Weltraum

Wie auf Bildern der Internationalen Raumstation ISS zu sehen ist, erzeugt der Prozess der oberen Atmosphäre der Erde leuchtend farbige Bänder, die als Airglows bezeichnet werden. Bildnachweis: NASA

Eine neue Studie, die Daten der NASA-Mission Global Observation (GOLD) von Gliedmaßen und Scheiben verwendet, zeigt ein unerwartetes Verhalten eines Bandes geladener Teilchen, das den Äquator der Erde bedeckt. Für diese Art der Messung geeignet.

Gold befindet sich in einer geosynchronen Umlaufbahn. Das heißt, er umkreist die Erde im gleichen Tempo wie sich der Planet dreht und „schwebt“ über dem gleichen Ort. Auf diese Weise kann GOLD im Laufe der Zeit denselben Bereich auf Längen- und Breitengrad überwachen. Dies ist bei den meisten Satelliten, die die obere Atmosphäre untersuchen, nicht möglich.

„Da sich GOLD auf einem geostationären Satelliten befindet, können wir die 2D-Zeitentwicklung dieser Dynamik erfassen“, sagte Dr. Xuguang Cai, Forscher am High Altitude Observatory in Boulder, Colorado, und Hauptautor der neuen Forschungsabhandlung. Ich bin.

GOLD konzentriert sich auf Teile der oberen Atmosphäre der Erde, die in einer Höhe von etwa 80 bis 400 Meilen liegen, wie die geladenen Teilchen, aus denen die neutrale und die Ionosphäre, die Thermosphäre, besteht. Im Gegensatz zu den meisten neutralen Teilchen in der Erdatmosphäre reagieren geladene Teilchen in der Ionosphäre auf elektrische und magnetische Felder, die die Atmosphäre und den erdnahen Raum durchdringen. Aufgrund der Mischung aus geladenen und neutralen Teilchen kann jedoch das, was eine Population beeinflusst, die andere beeinflussen.

Dies ist die obere Atmosphäre der Ionosphäre. Sie wird von vielen komplexen Faktoren beeinflusst, wie zum Beispiel Weltraumwetterbedingungen wie geomagnetische Stürme, die durch die Sonne verursacht werden, und Wetter am Boden. Diese Gebiete dienen auch als Autobahnen für viele Kommunikations- und Navigationssignale. Änderungen der ionosphärischen Dichte und Zusammensetzung können passierende Signale wie Funk und GPS verwirren.

Die Form des Erdmagnetfelds in der Nähe des Äquators (in dieser Datenvisualisierung durch die orange Linie dargestellt) hält geladene Teilchen (blau) vom Äquator fern und wird nördlich und südlich des Äquators als Äquatorionisationsanomalien bezeichnet. Erstellen Sie zwei dichte Bänder. Credits: Wissenschaftliches Visualisierungsstudio der NASA

Von einem Ort mit guter Sicht auf die geostationäre Umlaufbahn kommerzieller Kommunikationssatelliten beobachtet GOLD etwa alle 30 Minuten die gesamte Henosphäre der Ionosphäre. Diese beispiellose Vogelperspektive gibt Wissenschaftlern neue Erkenntnisse darüber, wie sich die Region verändern wird.

Geheimnisvolle Bewegung

Eines der markantesten Merkmale der Ionosphäre bei Nacht sind die Zwillingsbänder dicht geladener Teilchen auf beiden Seiten des magnetischen Äquators der Erde. Diese Bänder (als äquatoriale Ionisationsanomalien oder EIA bezeichnet) können in Größe, Form und Intensität je nach den Bedingungen der Ionosphäre variieren.

Das Band kann auch in Position verschoben werden. Bisher haben sich Wissenschaftler auf Daten verlassen, die von Satelliten erfasst wurden, die das Gebiet durchqueren, und durchschnittlich monatelange Messungen durchgeführt haben, um zu sehen, wie sich das Band langfristig verschiebt. Allerdings war es schwieriger, kurzfristige Veränderungen zu verfolgen.

Vor GOLD glaubten Wissenschaftler, dass die schnellen Veränderungen, die im Band auftraten, symmetrisch waren. Während sich das Nordband nach Norden bewegt, macht das Südband eine Spiegelbewegung nach Süden. Aber eines Nachts im November 2018 sah GOLD etwas, das dieser Idee widersprach. Das heißt, das Südband des Partikels driftete nach Süden und das Nordband blieb stabil. Alle waren innerhalb von 2 Stunden da.

Die GOLD-Mission der NASA (kurz für globale Beobachtungen von Rändern und Scheiben) zeigte eine überraschende asymmetrische Bewegung in einem der beiden Bänder geladener Teilchen, die sich nachts in der Erdatmosphäre bilden. Die einzigartige Perspektive von GOLD (rechts) machte diese Beobachtung möglich, da andere Arten von Messungen, die von Bodengeräten (links) durchgeführt wurden, Veränderungen im offenen Ozean nicht bestätigen konnten. Die roten Punkte zeigen die Spitzen des Elektronenbandes, die vom Bodensensor gemessen werden, der den Gesamtelektronengehalt misst, und die schwarzen Punkte zeigen die Spitzen des von GOLD gemessenen Elektronenbandes an. Gegen Ende der Visualisierung erscheinen die gemessenen Peaks an verschiedenen Stellen. Credits: Wissenschaftliches Visualisierungsstudio der NASA

Dies ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler die Band in diese Richtung bewegen, aber dieses kurze Ereignis ist das erste in nur etwa zwei Stunden, verglichen mit den typischeren 6-8 Stunden zuvor. Es wurde nur gesehen. Beobachtet von GOLD. Die Beobachtungen sind in einem am 29. Dezember 2020 veröffentlichten Papier zusammengefasst. Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Weltraumphysik..

Die symmetrische Drift dieser Bänder wird durch die aufsteigende Luft verursacht, die die geladenen Teilchen mitreißt. Im Morgengrauen und bei sinkenden Temperaturen steigen warme Luftblasen nach oben. In diesen Warmlufttaschen getragene geladene Teilchen Magnetfeld Aufgrund der Linien und ihrer Taschen in der Nähe des magnetischen Äquators der Erde bewirkt die Form des Erdmagnetfeldes auch die Aufwärtsbewegung. Horizontale Richtung der geladenen Teilchen. Dadurch entsteht eine symmetrische Nord- und Süddrift der beiden geladenen Teilchenbänder.

Die genaue Ursache der von GOLD beobachteten asymmetrischen Drift ist noch immer ein Rätsel. Cai glaubt jedoch, dass es eine Kombination vieler Faktoren ist, die die Bewegung von Elektronen in der Ionosphäre bestimmen. Laufende chemische Reaktionen, elektrische Felder, Winde aus großer Höhe usw. Durch die Gegend wehen.

Überraschenderweise helfen diese Ergebnisse den Wissenschaftlern, hinter die ionosphärischen Vorhänge zu blicken und besser zu verstehen, was den ionosphärischen Wandel antreibt. Wissenschaftler verlassen sich stark auf Computermodelle, um die Ionosphäre zu studieren, sowie auf Modelle, die Meteorologen helfen, das Wetter am Boden vorherzusagen, da nicht alle Prozesse mit Satelliten oder Bodensensoren beobachtet werden können. tun. Um diese Simulationen zu erstellen, codieren Wissenschaftler die zugrunde liegende Physik, an der sie arbeiten, und vergleichen Modellvorhersagen mit Beobachtungsdaten.

Vor GOLD erhielten die Wissenschaftler ihre Daten von gelegentlich vorbeiziehenden Satelliten und begrenzten Bodenbeobachtungen. Derzeit bietet GOLD Wissenschaftlern eine Vogelperspektive.


NASA GOLD-Mission zur Abbildung der Schnittstelle der Erde zum Weltraum


Für mehr Informationen:
Xuguang Cai et al., Observation of post-sunset OI 135.6 nmradiation Enhancement in South America by GOLD mission, Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Weltraumphysik (2020). DOI: 10.1029 / 2020JA028108

Zitieren: Die Vogelperspektive von GOLD ist die Schnittstelle zum Erdraum, die am 30. August 2021 von https://phys.org/news/2021-08-gold-bird-eye-reveals-dynamics-earth.html abgerufen wurde. Enthüllt die Dynamik von (30. August 2021)

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