Щільний шар молекул і електрично заряджених частинок, званих іоносферою, висить у верхній атмосфері Землі, починаючи приблизно від 35 миль (60 кілометрів) над поверхнею планети і простягається за межі 620 миль (1000 км). Сонячне випромінювання, що надходить зверху частинок буфетів, суспендованих в шарі атмосфери. Радіосигнали знизу відскакують від іоносфери назад до приладів на землі. Там, де іоносфера перекривається магнітними полями, небо вивертається у блискучих світлих екранах, які неймовірні для погляду.
Де іоносфера?
Кілька чітких шарів складають земну атмосферу, включаючи мезосферу, яка починається на 31 милі (50 км) вгору, і термосферу, яка починається на 53 милі (85 км) вгору. Іоносфера складається з трьох розділів у межах мезосфери та термосфери, позначених шарами D, E і F, згідно з даними Центру наукової освіти UCAR.
Екстремальне ультрафіолетове випромінювання та рентгенівські промені від сонця бомбардують ці верхні ділянки атмосфери, вражаючи атоми та молекули, що знаходяться в цих шарах. Потужне випромінювання вивільняє з частинок негативно заряджені електрони, змінюючи електричний заряд цих частинок. Отримана хмара вільних електронів і заряджених частинок, званих іонами, призвела до назви "іоносфера". Іонізований газ або плазма змішується з більш щільною, нейтральною атмосферою.
Концентрація іонів в іоносфері змінюється залежно від кількості сонячного випромінювання, що несе на Землі. Іоносфера зростає щільною із зарядженими частинками вдень, але ця щільність вночі стихає, оскільки заряджені частинки рекомбінують зі зміщеними електронами. За цим щоденним циклом з'являються і зникають цілі шари іоносфери, повідомляє NASA. Сонячне випромінювання також коливається протягом 11-річного періоду, тобто Сонце може випромінювати більше чи менше випромінювання залежно від року.
Вибухові сонячні спалахи та пориви сонячного вітру збуджують різкі зміни в іоносфері, об'єднуючись з висотним вітром та суворими погодними системами, що розвиваються на Землі нижче.
Запаліть небо
Пекуча гаряча поверхня сонця виганяє потоки сильно заряджених частинок, і ці потоки відомі як сонячний вітер. За даними НАСА Центр космічних польотів Маршалла, сонячний вітер пролітає через космос зі швидкістю близько 40 миль в секунду. Досягнувши магнітного поля Землі та іоносфери внизу, сонячні вітри розпочали кольорову хімічну реакцію на нічному небі під назвою полярна полярність.
Коли сонячні вітри б'ють по Землі, планета залишається екранованою позаду свого магнітного поля, також відомого як магнітосфера. Магнітосфера, породжена випаленням розплавленого заліза в ядрі Землі, направляє сонячне випромінювання, спрямовуючись на будь-який полюс. Там заряджені частинки стикаються з хімічними речовинами, закрученими в іоносфері, генеруючи запаморочливі полярні походження.
Вчені встановили, що власне магнітне поле Сонця пригнічує слабке Землю, зміщуючи полярні покрови на нічну сторону планети, про що повідомляє Popular Mechanics.
Поблизу арктичного та антарктичного кіл щороку простягаються по небу полярні походження, повідомляє National Geographic. Барвисті завіси світла, відомі як aurora borealis і aurora australis, відповідно, висять приблизно на 1000 км від поверхні Землі. Полярне сяйво зеленеє жовтим, коли іони вражають частинки кисню в нижній іоносфері. Червоніє світло часто цвіте по краях полярних подій, а на нічному небі також з’являються фіолетові та блюз, хоча це трапляється рідко.
"Причина полярного походження дещо відома, але вона не повністю врегульована", - сказав Тоші Нішимура, геофізик Бостонського університету. "Наприклад, те, що викликає певний тип кольору полярної полярності, наприклад, фіолетовий, досі залишається загадкою".
Хто такий Стів?
Окрім полярних зон, іоносфера також приймає участь у інших вражаючих світлих шоу.
У 2016 році громадянські вчені помітили особливо привабливі явища, які вчені намагалися пояснити, раніше повідомляла сестра сайту Live Science Space.com. Яскраві річки білого і рожевого світла протікали над Канадою, яка знаходиться на південь, ніж більшість аврорів. Інколи до суміші приєднувались тире зеленого кольору. Таємничі вогні були названі Стівом у пошані до анімаційного фільму «Над хеджем» і пізніше отримали назву «Посилення швидкості випромінювання теплових випромінювань».
"Ми вивчали аврору сотні років, і не могли і досі не можемо пояснити, що таке Стів", - сказав Ґарет Перрі, космічний науковець з Інституту технологій Нью-Джерсі. "Це цікаво тим, що його викиди та властивості відрізняються від усього іншого, що ми спостерігаємо, принаймні з оптикою, в іоносфері".
Відповідно до дослідження, проведеного в 2019 році в журналі Geophysical Research Letters, зелені смуги в STEVE можуть розвиватися аналогічно тому, як формуються традиційні полярні походження, як заряджені частинки опадають на атмосферу. Однак у STEVE річка світла, здається, світиться, коли частинки в іоносфері стикаються і генерують тепло між собою.
Зв'язок та навігація
Хоча реакції в іоносфері фарбують небо блискучими відтінками, вони також можуть порушити радіосигнали, заважати навігаційним системам і іноді викликати широкомасштабні відключення живлення.
Іоносфера відображає радіопередачі нижче 10 мегагерців, що дозволяє військовим, авіакомпаніям та вченим зв’язувати радіолокаційні та комунікаційні системи на великі відстані. Ці системи найкраще працюють, коли іоносфера гладка, як дзеркало, але їх можуть порушити порушення в плазмі. GPS передачі проходять через іоносферу і тому несуть однакові уразливості.
"Під час великих геомагнітних штормів або космічних погодних подій струми можуть викликати інші струми в землі, електричні мережі, трубопроводи тощо і спричиняти хаос", - сказав Перрі. Одна з таких сонячних штормів спричинила знаменитий відмов Квебеку 1989 року. "Через тридцять років наші електричні системи все ще вразливі до таких подій".
Вчені вивчають іоносферу за допомогою радарів, камер, супутникових приладів та комп'ютерних моделей, щоб краще зрозуміти фізичну та хімічну динаміку регіону. Озброївшись цими знаннями, вони сподіваються краще прогнозувати збої в іоносфері та запобігати проблемам, які можуть виникнути внизу.
