Грозы и молнии на Земле влияют на ее ионосферу — в чем риски?
Исследователи, работающие с данными, собранными с помощью радиотелескопа Аресибо, изучили одновременное воздействие гроз и солнечных вспышек на нижний слой ионосферы. Знаменитый радиотелескоп находился в астрономической обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико, но в конце прошлого года он был полностью разрушен. Обрушение произошло после выхода из строя двух основных тросов, удерживающих платформу приемника. Однако собранные телескопом данные до сих пор помогают ученым в исследованиях.
В работе, опубликованной в журнале Scientific Reports, группа исследователей изучила одновременное воздействие гроз и солнечных вспышек на D-область ионосферы. Это ее нижний слой, который находится от нас на расстоянии 50–90 км. Он отмечает разделение между нейтральными и ионизированными областями атмосферы Земли и в просторечии называется границей космоса. Именно эту область используют для радиосвязи на большие расстояния, в том числе для систем навигации в самолетах.
В первом в своем роде анализе исследователи определили, что солнечные вспышки и молнии от гроз вызывают уникальные изменения в этой части ионосферы. Ученым уже было известно, что импульсные скачки солнечного излучения, известные как солнечные вспышки, вызывают внезапное повышение содержания электронов в D-области. Однако появляется все больше свидетельств того, что не только воздействие сверху наподобие солнечных вспышек может вызвать внезапные изменения в нижней части ионосферы.
Нижележащие грозы также могут изменять ее из-за проникновения грозы и молнии в квазиэлектростатические поля, вызывая нагрев электронов и ионизацию или гравитационные волны, которые могут модулировать локальную концентрацию электронов. Изменения плотности электронов в ионосфере, в свою очередь, напрямую влияют на дальнюю радиосвязь в ионосфере, в частности, на распространение радиосигналов.
Анализ данных, собранных с радара некогерентного рассеяния (ISR), показывает, что внезапные изменения электронной плотности, совпадающие с солнечными вспышками, чаще всего вызывают ионизацию, в то время как те, которые совпадают с молнией, чаще всего вызывают уменьшение электронной плотности. Оба типа изменений электронной плотности также отличаются от состава нижней части ионосферы, причем различия можно найти не только в области D, но и в области E чуть выше нее.
Это открытие подчеркивает, что для понимания взаимосвязи атмосферных регионов необходимо учитывать и подвод энергии снизу (от гроз) в нижнюю часть ионосферы.
Теперь то огромное количество данных, собранных телескопом Аресибо за время его работы, поможет ученым сделать количественную оценку воздействия гроз и молний на нижние слои ионосферы. А лучшее понимание совместного влияния солнечных вспышек и гроз на ионосферу Земли поможет в конечном улучшить связь на большие расстояния и уменьшить помехи.
Подписаться