La missione GOLD (Global-scale Observations of the Limb and Disk) della NASA ha rivelato inaspettate formazioni a forma di C e X nello strato elettrificato di gas che costituisce la ionosfera.
Sebbene queste forme alfabetiche siano già state osservate in precedenza, GOLD le vede più chiaramente di altri strumenti e ora le trova dove e quando gli scienziati non se lo aspettavano. Le loro apparizioni sorprendenti dimostrano che abbiamo ancora molto da imparare sulla ionosfera e sui suoi effetti sui segnali di comunicazione e navigazione che la attraversano.
La ionosfera, che si estende tra 80 e 640 chilometri sopra il nostro pianeta, si carica elettricamente durante il giorno quando la luce solare colpisce il nostro pianeta e la sua energia strappa elettroni da atomi e molecole. Questo crea una zuppa di particelle cariche, nota come plasma, che consente ai segnali radio di percorrere grandi distanze.
Vicino all’equatore magnetico della Terra, le particelle cariche si incanalano verso l’alto e verso l’esterno lungo le linee del campo magnetico, creando due dense bande di particelle a nord e a sud dell’equatore che gli scienziati chiamano creste. Quando cala la notte e l’energia del Sole svanisce, nella ionosfera si possono formare sacche di plasma a bassa densità, chiamate bolle. A causa della loro densità variabile, creste e bolle possono interferire con i segnali radio e GPS.
Mentre le osservazioni precedenti hanno fornito brevi scorci di creste e bolle nella ionosfera, GOLD monitora queste caratteristiche per lunghi periodi di tempo. Ciò è dovuto alla sua orbita geostazionaria, che ruota attorno al nostro pianeta alla stessa velocità della Terra, consentendo all’ORO di fluttuare sopra l’emisfero occidentale.
La ionosfera è sensibile ai disturbi provenienti sia dallo spazio che dal clima terrestre. GOLD aveva precedentemente rivelato che dopo una tempesta solare o una grande eruzione vulcanica, le creste della ionosfera possono fondersi per formare una forma a X. Ma ora, GOLD ha visto una forma a X in più occasioni quando non si verificavano tali disturbi, come chiamano gli scienziati “tempo tranquillo.”
“Precedenti rapporti di fusioni si sono verificati solo durante condizioni geomagneticamente disturbate; è una caratteristica inaspettata durante condizioni geomagnetiche calme”, ha detto Fazlul Laskar del Laboratorio di fisica atmosferica e spaziale (LASP) dell’Università del Colorado, che è il ricercatore principale. una dichiarazione. autore principale di un articolo su questa scoperta pubblicato dal Journal of Geophysical Research: Space Physics.
Queste apparizioni inaspettate dicono agli scienziati che qualcos’altro deve essere coinvolto nella formazione di queste forme di X. I modelli computerizzati suggeriscono che l’X potrebbe svilupparsi quando i cambiamenti nella bassa atmosfera spingono il plasma verso il basso.
“La X è strana perché implica che ci siano fattori molto più localizzati”, ha detto Jeffrey Klenzing, uno scienziato del Goddard Space Flight Center della NASA che studia la ionosfera. “Ciò è previsto durante eventi estremi, ma vederlo durante il ‘tempo di quiete’ suggerisce che l’attività della bassa atmosfera sta guidando in modo significativo la struttura ionosferica.”
LE BOLLE A FORMA DI C INDICANO FORTE TURBOLENZA
GOLD ha anche scoperto sorprendenti bolle di plasma a forma di C che indicano altre dinamiche sconcertanti che influenzano la ionosfera.
La maggior parte delle bolle di plasma appaiono lunghe e diritte e si formano lungo le linee del campo magnetico. Ma alcune bolle sono a forma di C e a forma di C rovesciata, che gli scienziati ritengono siano formate dai venti terrestri. I modelli computerizzati suggeriscono che si forma una forma a C se i venti aumentano con l’altitudine all’equatore magnetico e una forma a C invertita se i venti diminuiscono con l’altitudine.
“È un po’ come un albero che cresce in una zona ventosa”, spiega Klenzing. “Se i venti normalmente soffiano verso est, l’albero comincia ad inclinarsi e a crescere in quella direzione.”
In un articolo pubblicato nel novembre 2023 sul Journal of Geophysical Research: Space Physics, lo scienziato LASP Deepak Karan e colleghi riferiscono che GOLD ha osservato bolle di plasma a forma di C e a forma di C invertita che appaiono sorprendentemente vicine tra loro, a una distanza di circa 600 chilometri. lontano.
“In quella vicinanza, queste due bolle di plasma di forma opposta non erano mai state pensate, mai fotografate”, ha detto Karan. Affinché la struttura dei venti possa cambiare rotta in un’area così piccola, Karan ritiene che nell’atmosfera sia probabilmente coinvolta una qualche forma di forte turbolenza, come un vortice, un wind shear o un’attività simile a un tornado.
“Il fatto che abbiamo forme molto diverse di bolle così vicine tra loro ci dice che le dinamiche dell’atmosfera sono più complesse di quanto ci aspettassimo”, ha detto Klenzing.
Questi accoppiamenti stretti sembrano essere rari, con solo due casi registrati finora da GOLD. Tuttavia, poiché queste funzionalità possono interrompere la comunicazione critica e la tecnologia di navigazione, “è molto importante capire perché ciò sta accadendo”, ha affermato Karan. “Se si è verificato un vortice o un taglio molto forte nel plasma, questo distorcerà completamente il plasma in quella regione. I segnali andranno completamente persi con una forte perturbazione come questa.”
