En bättre förståelse av jordens jonosfär

 

citerat ur vikipedia "Jonosfär är den del av en himlakropps övre atmosfär som joniseras av strålning från rymden och därför utgörs av plasma. Jonosfärer kännetecknas av hög elektrontäthet och därmed hög elektrisk ledningsförmåga. På grund av detta påverkar jonosfären utbredningen av radiovågor och möjliggör långväga radiotrafik på kortvåg mellan områden runt om jordklotet.

Jordens jonosfär sträcker sig från en höjd på omkring 80 km över jordytan. Uppåt övergår den sedan gradvis i magnetosfären utan tydlig gräns. Oftast sägs den sluta någonstans mellan 500 km och 2000 km över markytan. Många satellitbanor går inom jonosfären, exempelvis Internationella rymdstationen som ligger på 300 till 400 km höjd." slut citat.

Nya mätmetoder förväntas utvecklas och möjliggöra förbättrade mätningar av jordens jonosfär. Något som gör det enklare att studera rymdväder och minska dess effekter på jorden i tid för att kanske kunna mildra radiostörningar.

– Vi upptäckte att magnetfältet förde in brus i radiosignaler. Den omedelbara effekten av detta är att försöka möjliggöra förbättrade mätningar av jordens jonosfär. Dessutom drivs alla de ogynnsamma förhållanden som diskuteras om riskerna med rymdväder i slutändan av att jordens jonosfär reagerar på solens plasma, beskriver Elizabeth Jensen, Planetary Science Institute Associate Researcher Scientist och huvudförfattare till "The Hunt for Perpendicular Magnetic Field Measurements in Plasma" som publicerats i The Astrophysical Journal. "Genom att minska felet i GPS-signaler från horisonten och utöka täckningen till polerna förbättras omedelbart problem med kommunikationsförluster."

Rymdväderprognoser, fysiken bakom att destabilisera jonosfären av solens plasma, domineras av temperatur, hastighet, densitet och magnetfältet hos plasmat som kommer från solen. Den största felkällan i dagens rymdvädermodeller härrör från bristen på magnetfältsmätningar i mellanrummet mellan solen och jorden. Genom att förbättra vår förmåga att förutsäga rymdväder, genom förbättrade magnetfältsmätningar, kan vi minska kostnaderna för dessa ogynnsamma förhållandens effekter på radiotrafiken på jorden och i rymden.

– Här på jorden är vi i första hand intresserade av rymdväder. Rymdväder består av hur jordens plasmaregioner reagerar på det plasma som solen släpper ut. Ogynnsamma förhållanden från denna interaktion inkluderar satellitskador, bestrålning av personal inte bara på rymdstationen utan även på flyg nära polerna, dålig kommunikation på grund av förlust av signalkommunikation som påverkar flygplan och annan GPS-beroende utrustning, till exempel självkörande fordon, och skador på utrustning som kraftledningar eller undervattenskablar", beskriver Jensen.

Arbetet ovan stöddes av Planetary Science Institute och University of Utahs anläggningar. Medarbetarna Jamesina Simpson och Yaser Rahmani har lagt ner sin personliga tid på detta arbete. Jensen var självfinansierad genom sitt företag, ACS Engineering & Safety.

Bild vikipedia Polarsken (norrsken) är ljus som utsänds från jonosfären där den träffas av energirika partiklar, mest elektroner, från magnetosfären.

En studie av jonosfären avslöjade ett tidigare okänt skydd av jordens magnetfält

 

Jonosfären är den del av den övre atmosfären som joniseras av strålning från rymden och utgörs av plasma. Jonosfärer kännetecknas av hög elektrontäthet och  hög elektrisk ledningsförmåga. På grund av detta påverkar jonosfären utbredningen av radiovågor och möjliggör långväga radiotrafik på kort- och mellanvåg runt jordklotet.

Jordens jonosfär börjar från en höjd på omkring 80 km över jordytan. Uppåt övergår den sedan gradvis i magnetosfären utan tydlig gräns. Oftast sägs den sluta någonstans mellan 500 km och 2000 km över markytan. Många satellitbanor går inom jonosfären, exempelvis Internationella rymdstationen (ISS) som ligger på 300 till 400 km höjd.

I en nyligen genomförd datasimuleringsstudie fördjupades i komplexiteten i denna region särskilt dess interaktion med elektroner med hög energi. Tohoku Universitys geofysiker Yuto Katoh ledde denna forskning vars detaljer presenteras i den vetenskapliga tidskriften Earth, Planets and Space.

Jordens geomagnetiska fält spelar en tidigare inte känd skyddande roll. Våra resultat klargör den oväntade rollen för det geomagnetiska fältet som omger jorden som skyddar atmosfären från elektroner med hög energi, beskriver Katoh.

En fascinerande blandning av joner och fria elektroner finns i jonosfären. Dessa laddade partiklar bildas då atmosfären kommer i kontakt med solens strålning. Bland aktiviteterna som förekommer i denna region är den över polarzonerna som kontinuerligt spärras av en ström av höghastighetselektroner ett fenomen som kallas "elektronutfällning. Dessa "relativistiska" elektroner, som färdas nära ljusets hastighet är viktiga aktörer i jonosfär fenomen som norrsken. Deras beteenden, interaktioner och banor påverkas av det geomagnetiska fältet som omsluter jorden.

I sin strävan att förstå dessa komplexa interaktioner nollställde teamet från Tohoku i samarbete med forskare från Tyskland och Japan den så kallade "spegelkraften" - en i stort sett outforskad kraft som härrör från det magnetiska inflytandet av laddade partiklar i det geomagnetiska fältet. Katoh beskrev de potentiella verkliga konsekvenserna av utfällande elektroner som lyckas passera genom spegelkraften och då kan nå mitten och nedre atmosfären vilket bidrar till kemiska reaktioner relaterade till variationer i ozonnivåer. Detta är av yttersta vikt eftersom komprometterade ozonnivåer, särskilt vid polerna på grund av föroreningar minskar ozonskyddet och då ger skydd mot skadlig ultraviolett strålning till markliv.

Forskningens hörnstensavslöjande ligger i den oförutsedda storleken på det geomagnetiska fältets roll tillsammans med spegelkraften i att fungera som en skyddande barriär. Genom att avvisa höghastighetselektroner förhindrar de att dessa partiklar faller för nära jorden vilket skyddar den lägre atmosfären och livet.

Bild vikipedia Norrsken ljus som utsänds från jonosfären där den träffas av energirika partiklar, mestadels elektroner från magnetosfären.

Mystiska ej förstådda rörelser i jordens jonosfär

Nya fynd om utkanten av jordens atmosfär förbryllar forskare.  Ytterkanten av atmosfären vilken finns på en höjd av ungefär 80 till 645 kilometer är full av fysiska fenomen som forskarna bara är i början av att förstå.


I denna jonosfär interagerar laddade partiklar som kommer från solen med den gränsskiktet av jordens atmosfär. Ett  exempel på fenomen här är "Aurora Seashell."

Under en praktikperiod på NASA fotograferade Jennifer Briggs ett arktiskt Aurora (norrsken) som bestod av en konstig spiral. Denna spiral föreslogs bero på en störning i magnetosfären den zon som gränsar till jonosfären.


Briggs och hennes kollegor fann att en region som kallas foreshock  här  
verkade vara det som orsakade Aurora Seashell  snarare än utbrott från solen. Foreshock uppstår där energiska partiklar från solen studsar på jordens magnetfält.

NASA har nu mer data om jonosfären än någonsin tidigare genom de uppdrag som gjorts riktat till regionen under det gångna året (2019).

För mer diskussion om det forskarna förundrar sig över om vad som sker däruppe se här.

Bild från vikipedia på Polarsken (norrsken) är ljus som utsänds från jonosfären där den träffas av energirika partiklar, mest elektroner, från magnetosfären..

I jonosfären har för första gången vågorna som slår ut elektronik upptäckts efter en solförmörkelse

Finns det en atmosfär på en planet och denna utsätts för joniserande strålning från rymden bildas en jonosfär. Jonosfär är en del av en himlakropps övre atmosfär som joniseras av strålning från rymden och därför utgörs av ett plasma. Jonosfären kännetecknas av hög elektrontäthet och hög elektrisk ledningsförmåga. Jonosfären påverkar därför utbredningen av radiovågor och möjliggör långväga radiotrafik på kortvåg mellan områden på olika sidor av jorden.

Jordens jonosfär sträcker sig uppåt från en höjd av omkring 80 km över jordytan. Uppåt övergår den gradvis i magnetosfären utan tydlig gräns. Jonosfären anses sluta någonstans mellan 500 km och 2000 km över markytan. En hel del satellitbanor går inom jonosfären, exempelvis Internationella rymdstationen som ligger på 300 till 400 km höjd.

Den 21 augusti 2017 kunde en solförmörkelse iakttas i USA. Effekterna av denna kunde för första gången detekteras som vågbildningar i Jordens jonosfär.

Snabb avkylning och uppvärmning gav effekten v-formade atmosfäriska vågor. Detta var något man tidigare trott kunde ske men aldrig tidigare lyckats bevisa. Nu äntligen kunde det upptäckas och teorin från 1960-talet kunde bekräftas som sann och bevisad.

Det är vågor av detta slag som kan slå ut elektronik på Jorden. Vi måste lära mer om dessa vågor och hur vi kan skydda utrustning här när risken för dessa är överhängande vid stora soleruptioner men även vid solförmörkelser.

Man tänker kanske inte på att solförmörkelser kan ge denna effekt men ett komplicerat samband mellan Jorden, månen och solen ger effekten. Dock ej lika skarp som vid stora soleruptioner där elektronikens digitala värld kan drabbas hårt och skoningslöst.