В верхней атмосфере Земли обнаружили светящиеся буквы «С» и «Х». Рассказываем что это такое

Чем пристальнее мы смотрим на Вселенную, тем более загадочной она кажется. Недавно в ходе глобальных наблюдений NASA в рамках миссии «GOLD» были обнаружены причудливые С- и Х-образные структуры, парящие в наэлектризованном слое ионосферы. «Кто бы мог подумать, что верхние слои атмосферы Земли похожи на алфавитный суп?» — написали представители космического агентства на официальном сайте. Удивительные буквенные структуры в наэлектризованном газовом слое высоко над нами, описаны сразу в двух научных статьях и опубликованы в журнале Geophysical Research: Space Physics в ноябре 2023 года и апреле 2024 года соответственно. Рассказываем что это за явление и какой эффект может оказать на повседневную жизнь.

Миссия NASA «GOLD»

В 2017 году представители NASA сообщили о запуске новой космической миссии «Global-scale Observations of the Limb and Disk» или проще говоря «GOLD». Ученые из Колорадского Университета а Боулдере получили от космического агенства грант в размере 36 миллионов долларов и построили специальный аппарат, оснащенный самым современным спектрографом размером с микроволновую печку.

Эта научная миссия должна помочь ученым лучше понять природу космической погоды, в частности, причины формирования и механизм действия магнитных бурь, а также более подробно изучить химический состав атмосферы на разных высотах. Космический аппарат находится на высоте около 35, тысяч километров над поверхностью Земли.

Космический аппарат NASA «GOLD». Изображение: science.nasa.gov

Главная цель GOLD – это измерение плотности и температуры в термосфере и ионосфере Земли. Аппарат выполняет измерения с беспрецедентной детализацией с помощью спектрографа для получения ультрафиолетовых изображений на геостационарном спутнике. Полученные помогут ответить на основные вопросы гелиофизики, – говорится на официальном сайте организации.

Изучение атмосферы Земли важно для понимания того, как космическая погода влияет на работу спутников и наземного электронного оборудования. В земной атмосфере также происходят разнообразные процессы, которые оказывают значительное влияние на климат, погодные условия и жизнь в целом.

Больше о других миссиях NASA и их открытиях можно прочитать здесь, не пропустите!

Светящиеся буквы

Ионосфера – ионизированная часть верхних слоев атмосферы Земли, расположенная на высотах примерно от 50 до 1000 км. Характеризуется значительным содержанием свободных электронов и ионов из-за чего оказывает влияние на распространение радиоволн. Недавно исследователи обнаружили в ней кое-что странное – светящиеся структуры в форме букв «С» и «Х» (да, вы прочитали правильно).

Будучи первой научной миссией NASA, изучающей границу раздела верхних слоев атмосферы Земли и окружающего космического пространства, аппарат GOLD наблюдал буквенные структуры в ионосфере и раньше, однако получить их четкое изображение удалось только сейчас.

Результаты измерений, сделанных с помощью «GOLD», используются в сочетании с передовыми моделями термосферы и ионосферы. Изображение: gold.cs.ucf.edu

Хотите всегда быть в курсе последних новостей в области науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!

Этот «алфавитный суп» наблюдался в ионосфере, которая растет и сжимается в зависимости от энергии, которую она поглощает от Солнца. В дневное время солнечный свет придает слою электрический заряд, отбивая электроны от атомов и молекул, в результате чего образуется смесь заряженных частиц или плазма, которая циркулирует в ионосфере.

В ночное время, когда частицы в ионосфере не могут питаться энергией Солнца, образуются скопления плазмы низкой плотности, называемые пузырями. Этот рай для частиц пересекается с магнитосферой Земли, где заряженные частицы совершают танец в магнитном поле, создавая яркое и красочное свечение.

Изображение: Pixels | Фото Джея Мантри

Это интересно: Зачем НАСА запустит сразу 3 ракеты во время затмения

Иными словами, вблизи магнитного экватора Земли, заряженные частицы поднимаются вверх и наружу вдоль силовых линий магнитного поля, образуя две плотные полосы частиц к северу и югу от экватора, которые ученые называют гребнями. Эти гребни и пузырьки могут искажать радиосигналы и спутниковую связь.

Плазменные пузыри

Наблюдение С-образной формы сильно озадачило ученых – считается, что такие формы создаются ветрами на Земле, точно так же, как направление ветра влияет на наклон дерева:

Тот факт, что пузырьки очень разной формы расположены так близко друг к другу, говорит нам о том, что динамика атмосферы сложнее, чем мы ожидали, – сказал Джеффри Кленцинг, ученый из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, который изучает ионосферу.

Тень Луны, проходящая над Землей во время полного солнечного затмения в понедельник, 21 августа 2017 года. Изображение: science.nasa.gov

Предыдущие исследования показали, что сливающиеся гребни образуют Х-образную форму после солнечных бурь и крупных извержений вулканов. Отметим, что полученные ранее данные наблюдений давали краткие представления о гребнях и пузырьках в ионосфере, а аппарат GOLD отслеживал эти особенности в течение длительных периодов времени со своей геостационарной орбиты – орбиты, на которой спутник вращается вокруг Земли с такой же скоростью, как и сама Земля.

Вам будет интересно: Атмосфера катастрофически быстро теряет озоновый слой — в чем причина?

Так, ранее прибор показал, что X-образная форма образуется после мощной солнечной бури, вызванной извержением вулкана, но обнаружение ее без каких-либо подобных явлений является чем-то странным. Авторы работы также отмечают, что компьютерные модели предполагают, что более низкие атмосферные условия могли притягивать плазму вниз.

Одна из Х-образных форм, наблюдаемых учеными в 2019 году. Изображение: www.sciencealert.com

X-образная форма – это странно, так как подразумевает, что существует гораздо больше локализованных движущих факторов. Это ожидаемо во время экстремальных явлений, но наблюдение «алфавитного супа» в спокойное время позволяет предположить, что активность в нижних слоях атмосферы в значительной степени влияет на структуру ионосферы – объясняют авторы научной работы.

Потеря связи

Первый отчет об этих С-образных образованиях был опубликован ученым из Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) Дипаком Караном. Каран и его коллеги сообщили, что эти С-образные пузыри находились в ионосфере на расстоянии около 643 км друг от друга.

«Об этих двух плазменных пузырях противоположной формы, расположенных в такой непосредственной близости, никто никогда не думал, их никогда не изображали», – сказал Каран и добавил, что в атмосфере, вероятно, наблюдалась какая-то сильная турбулентность, такая как вихрь, сдвиг ветра или торнадо.

Рентгеновские лучи стали причиной радиошторма в ионосфере утром и в начале второй половины дня 28 октября 2003 года, согласно данным Центра космической среды NOAA (SEC). Изображение: NASA/WireImage

Напомним, что плазма в ионосфере необходима для того, чтобы радиоволны могли распространяться на большие расстояния, а открытия в этой области улучшают наше понимание того, как работают радио и GPS. Нарушения в ионосфере, подобные наблюдаемым в ходе миссии GOLD, могут оказать влияние на важную коммуникационную и навигационную инфраструктуру.

Читайте также: Атмосфера на Марсе исчезла из-за солнечного ветра

Вот почему изучение этого «алфавитного супа» имеет первостепенное значение. Если в плазме произошел вихрь или очень сильный сдвиг, то он полностью искажает плазму в данной области. При таком сильном возмущении сигналы будут полностью потеряны. Надеемся, что причина, стоящая за этим алфавитом, будет обнаружена в самое ближайшее время.