Szwarmy w rytmie gorących uderzeń atmosfery
Naukowcy wykorzystują dane z misji Swarm ESA oraz instrumentów stacjonarnych, aby precyzyjnie mierzyć siłę i czas trwania intensywnego ogrzewania górnej atmosfery ? dramatyczne 'uderzenia gorąca' wywołane burzami słonecznymi, które powodują, że cienkie zewnętrzne warstwy atmosfery Ziemi szybko się rozszerzają.
Te badania, finansowane przez inicjatywę ESA dotyczącą przyszłych obserwacji Ziemi w nauce dla społeczeństwa, oferują kluczowe informacje na temat tego, jak aktywność geomagnetyczna wpływa na orbity satelitów i warunki kosmiczne.
Sun nie jest tylko płonącą kulą światła, to dynamiczny silnik wyrzucający ogromne wybuchy energii i cząstek w przestrzeń. Wysokowolne strumienie wiatru słonecznego i koronalne wyrzuty masy ? ogromne chmury zjonizowanej plazmy, które są wystrzeliwane przez erupcje słoneczne ? mogą przelatywać przez przestrzeń i uderzać w pole magnetyczne Ziemi.
Kiedy to się dzieje, wywoływane są burze geomagnetyczne, produkując spektakularne pokazy świetlne, ale także silne prądy elektryczne w górnej atmosferze, od wysokości około 110 km i wyżej.
Te prądy wywołują to, co nazywamy ogrzewaniem Joule'a ? intensywne ogrzewanie górnej atmosfery, które dramatycznie rozszerza cienkie warstwy gazu otaczające naszą planetę. To rozszerzenie atmosfery ma konsekwencje dla satelitów orbitujących wokół Ziemi.
Marcus Pedersen z Uniwersytetu w Oulu w Finlandii wyjaśnił: "W miarę rozwoju atmosfery wzrasta opór dla satelitów w niskiej orbicie wokół Ziemi, szczególnie tych orbitujących poniżej 600 km. Oznacza to, że doświadczają one większego oporu, co może spowodować niespodziewaną utratę wysokości."
Chociaż naukowcy są dobrze świadomi tego zjawiska ogrzewania Joule'a, siła i czas trwania tych uderzeń gorąca nie były dobrze rozumiane, aż do teraz.
Podczas odbywającego się w tym tygodniu Sympozjonu ESA Żyjąca Planeta uczestnicy słuchali, jak Marcus i zespół wykorzystali dane z misji Swarm ESA, amerykańsko-niemieckiej misji GRACE oraz sieci instrumentów stacjonarnych do opracowania nowoczesnej metody, która śledziła i ilościowo określała skalę zmian gęstości atmosfery wynikających z ogrzewania Joule'a podczas 276 burz geomagnetycznych między 2010 a 2024 rokiem.
Podczas typowej burzy sama północna półkula może doświadczyć do 200 gigawatów ogrzewania atmosfery ? mniej więcej tyle, ile wynosi moc 150 elektrowni jądrowych ? utrzymywanego przez kilka godzin.
Jednak, jak pokazuje powyższy obraz i animacja, podczas superburz, takich jak dramatyczna aktywność słoneczna w maju 2024 roku, poziomy ogrzewania wzrosły do ponad 1100 gigawatów. Efekty na gęstość atmosfery na wysokości satelitów są równie dramatyczne.
Heikki Vanhamäki, również z Uniwersytetu w Oulu, wyjaśnił: "Używając danych z akcelerometru i dokładnych danych o orbicie z misji Swarm oraz danych grawitacyjnych z misji GRACE, zmierzyliśmy wzrost gęstości powietrza o nawet 50% na wysokości 450 km podczas regularnych burz.
"Jednak podczas superburz widzieliśmy skoki gęstości o nawet 300% ? niebezpieczny wzrost dla satelitów, które polegają na stabilnych orbitach, aby działać poprawnie.
"Takie wzrosty gęstości mogą spowodować, że satelity zaczną dryfować z pozycji, będą wymagały więcej paliwa na korekcje, a w skrajnych przypadkach mogą prowadzić do przedwczesnego zejścia z orbity."
Te odkrycia wpłyną na nowe systemy prognozowania pogody kosmicznej, mające na celu ochronę istotnej infrastruktury satelitarnej Europy ? od GPS i łączności po satelity do obserwacji Ziemi, kluczowe dla monitorowania naszej planety.
W miarę jak aktywność słoneczna nasila się w miarę zbliżania się szczytu obecnego cyklu słonecznego, te odkrycia podkreślają znaczenie zrozumienia i przewidywania burzliwej natury Słońca ? i przygotowania się na jego potężny wpływ na technologię, na której wszyscy polegamy.
Te badania są finansowane przez inicjatywę ESA dotycząca nauki dla społeczeństwa, która jest częścią programu FutureEO ESA.
Vielen Dank, dass Sie den Artikel gelesen haben! Beobachten Sie uns unter Google Nachrichten.
