Gyles Lewis
3 
1045
59
Hustá vrstva molekul a elektricky nabitých částic, zvaná ionosféra, visí v horní atmosféře Země počínaje asi 35 kilometrů (60 km) nad povrchem planety a rozprostírající se nad 620 mil (1 000 km). Sluneční záření přicházející z výše uvedených částeček buffů suspendovaných v atmosférické vrstvě. Rádiové signály zespodu odrazily ionosféru zpět na nástroje na zemi. Tam, kde se ionosféra překrývá s magnetickými poli, vybuchne nebe v brilantních světelných displejích, které jsou neuvěřitelné.
Kde je ionosféra?
Několik odlišných vrstev tvoří zemskou atmosféru, včetně mesosféry, která začíná na 50 km, a termosféry, která začíná na 85 km. Ionosféra se skládá ze tří sekcí v mezosféře a termosféře, označených jako vrstvy D, E a F, podle Centra pro vědecké vzdělávání UCAR..
Extrémní ultrafialové záření a rentgenové paprsky ze slunce bombardují tyto horní oblasti atmosféry a zasáhnou atomy a molekuly držené v těchto vrstvách. Silné záření uvolňuje záporně nabité elektrony z částic a mění elektrický náboj těchto částic. Výsledný oblak volných elektronů a nabitých částic, nazývaných ionty, vedl ke jménu „ionosféra“. Ionizovaný plyn nebo plazma se mísí s hustší neutrální atmosférou.
Koncentrace iontů v ionosféře se mění s množstvím slunečního záření dopadajícího na Zemi. Ionosféra roste hustě s nabitými částicemi během dne, ale tato hustota v noci ustupuje, protože nabité částice se kombinují s vytlačenými elektrony. Podle NASA se během tohoto denního cyklu objevují a mizí celé vrstvy ionosféry. Sluneční záření také kolísá v průběhu 11 let, což znamená, že slunce může vydávat více či méně záření v závislosti na roce.
Výbušné sluneční erupce a nárazy slunečního větru vzbuzují náhlé změny v ionosféře a spojují se s vysokými nadmořskými větry a silnými povětrnostními systémy vařícími se na Zemi pod.
Rozsvítte nebe
Spalující horký povrch slunce vytlačuje proudy vysoce nabitých částic a tyto proudy jsou známé jako sluneční vítr. Podle NASA Marshall Space Flight Center, sluneční vítr letí vesmírem rychlostí asi 40 km / s. Po dosažení zemského magnetického pole a ionosféry pod ní sluneční vítr spustil na noční obloze barevnou chemickou reakci zvanou aurora.
Když sluneční vítr bičuje přes Zemi, planeta zůstane chráněna za svým magnetickým polem, také známým jako magnetosféra. Magnetosféra je vytvářena vířením roztaveného železa v zemském jádru a posílá sluneční záření, které se pohybuje směrem k jednomu pólu. Tam se nabité částice srazí s chemikáliemi vířícími v ionosféře a vytvářejí kouzelné aurory.
Vědci zjistili, že vlastní magnetické pole slunce rozplývá slabší pole Země a posune polární záře směrem k noční straně planety, jak hlásí Popular Mechanics.
Podle National Geographic se kolem arktických a antarktických kruhů každou noc šíří po polární obloze polární záře. Barevné záclony světla, známé jako aurora borealis a aurora australis, visí asi 620 mil (1 000 km) nad zemským povrchem. Polární záře svítí zeleno-žlutě, když ionty zasáhnou částice kyslíku v dolní ionosféře. Na okrajích polární záře často kvetou načervenalé světlo a na noční obloze se objevují i purpurové a modré barvy, i když k tomu dochází jen zřídka.
„Příčina polární záře je poněkud známá, ale není zcela vyřešena,“ řekl Toshi Nishimura, geofyzik na Bostonské univerzitě. „Například to, co způsobuje určitý druh barvy polární záře, jako je fialová, je stále tajemstvím.“
Kdo je Steve?
Kromě auror, ionosféra hraje také hostitele pro další působivé světelné show.
V roce 2016 zaznamenali občanští vědci obzvláště poutavé jevy, které vědci snažili vysvětlit, sesterská stránka Space.com dříve ohlásila. Přes Kanadu, která je dále na jih, než se objevuje většina polární záře, tekla jasná řeka bílého a narůžovělého světla. Občas se ke směsi přidaly pomlčky zelené. Záhadná světla byla pojmenována Steve jako pocta animovanému filmu „Za plotem“ a později byla rebrandingována jako „Vylepšení rychlosti silných tepelných emisí“ - stále krátce STEVE.
„Studovali jsme polární zástavu stovky let a nedokázali jsme a stále nemůžeme vysvětlit, co je Steve,“ řekl Gareth Perry, vědec z kosmického počasí v New Jersey Institute of Technology. "Je to zajímavé, protože jeho emise a vlastnosti jsou na rozdíl od všeho, co pozorujeme, alespoň s optikou, v ionosféře."
Podle studie z roku 2019 v časopise Geophysical Research Letters se zelené pruhy v STEVE mohou vyvíjet podobně jako tradiční formy auror, protože nabité částice klesají na atmosféru. V STEVE se však zdá, že řeka světla září, když se částice v ionosféře srazí a vytvoří mezi sebou teplo.
Komunikace a navigace
Ačkoli reakce v ionosféře malovají oblohu brilantními odstíny, mohou také narušit rádiové signály, narušovat navigační systémy a někdy způsobit rozsáhlé výpadky napájení.
Ionosféra odráží rádiové přenosy pod 10 megahertzů, což umožňuje armádě, leteckým společnostem a vědcům propojovat radarové a komunikační systémy na velké vzdálenosti. Tyto systémy fungují nejlépe, když je ionosféra hladká, jako zrcadlo, ale mohou být narušeny nepravidelnostmi v plazmě. GPS přenosy procházejí ionosférou, a proto nesou stejné zranitelnosti.
"Během velkých geomagnetických bouří nebo událostí kosmického počasí mohou proudy (v ionosféře) vyvolat další proudy v zemi, elektrické sítě, potrubí atd. A způsobit zmatek," řekl Perry. Jedna taková sluneční bouře způsobila slavný výpadek v Quebecu v roce 1989. „O třicet let později jsou naše elektrické systémy vůči takovým událostem stále zranitelné.“
Vědci studují ionosféru pomocí radarů, kamer, satelitních přístrojů a počítačových modelů, aby lépe porozuměli fyzikální a chemické dynamice regionu. Vyzbrojeni těmito znalostmi doufají, že lépe předpovídají narušení ionosféry a předcházejí problémům, které mohou způsobit na zemi níže.
Dodatečné zdroje:
- Podívejte se na prezentaci fantastických auror z National Geographic.
- Naučte se, jak GPS pracuje s Smithsonian National Air and Space Museum.
- Sledujte animaci magnetického pole Země v akci, od Nova a Khan Academy.