地球電離層對無線電通訊、導航訊號至關重要,任何異常風吹草動都可能影響訊號傳播。最近,NASA 一項觀測任務發現電離層電漿氣泡出現意想不到的形狀,赤道帶電粒子帶則於不尋常時間點形成,表明地球大氣動力學比想像還要複雜。
電離層分布於地表向上延伸約 80~640 公里範圍,與無線電波傳播技術息息相關,當白天陽光照射地球,紫外線和 X 射線能量會電離空氣分子,使自由電子在與正電荷離子合併前短暫自由活動,電離層因此帶電形成「帶電粒子湯」,自由電子的數量多到足以使無線電訊號長距離傳播。
不過地球赤道附近帶電粒子沿著磁場線向上、向外聚集,於赤道南北部形成 2 條密集粒子帶,科學家稱為「波峰(crest)」,而入夜後太陽能量減弱,電離層形成低密度電漿氣泡,這兩樣都會干擾無線電與 GPS 訊號。
先前科學家已短暫觀測過電離層波峰與氣泡,NASA 的 GOLD(Global-scale Observations of the Limb and Disk)因位於地球靜止軌道,可以長時間監測這些特徵,也曾發現太陽風暴或巨大火山爆發後,電離層波峰會合併形成 X 形。
但最近,GOLD 發現就算沒有上述情景,波峰也在科學家料想不到的「沉寂時間」與地點多次出現 X 形結構。
這代表形成 X 形結構一定涉及其他局部驅動機制,電腦模擬表明,當低層大氣活動拉低電漿高度,X 形狀便可能形成;此外,GOLD 還看見奇怪 C 形電漿氣泡,表明大氣存在其他影響電離層令人費解的動力學。
NASA 表示,多數電漿氣泡沿著磁場線形成,看起來又長又直,但有些氣泡彎曲成 C 形與反C形,很可能與陸地風有關,比如類似龍捲風的大氣活動。
這些觀察結果告訴我們,地球大氣動力學比預期更複雜,持續觀測並集合其他太陽物理數據,將有助改善太空天氣預報和無線電通訊。
新論文發表在《The Journal of Geophysical Research: Space Physics》期刊。
Strange Shapes Have Been Revealed in Earth's Upper Atmosphere
Alphabet Soup: NASA’s GOLD Finds Surprising C, X Shapes in Atmosphere
(首圖來源:NASA)
留言 2
Ging
帶電粒子湯?
可以點一碗我喝喝看嗎
07月03日03:39
nn
沒想過是人為所致?
07月02日14:12
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