Jacob Hoover
0 
3539
957
Et tett lag med molekyler og elektrisk ladede partikler, kalt ionosfæren, henger i jordens øvre atmosfære, og begynner omtrent 60 kilometer over planetens overflate og strekker seg utover 1000 kilometer. Solstråling som kommer ovenfra, bufferer partikler som er suspendert i det atmosfæriske laget. Radiosignaler nedenfra spretter ionosfæren tilbake til instrumenter på bakken. Der ionosfæren overlapper med magnetfelt, oppstår himmelen i strålende lysskjermer som er utrolige å se.
Hvor er ionosfæren?
Flere forskjellige lag utgjør jordens atmosfære, inkludert mesosfæren, som starter 50 km opp, og termosfæren, som starter 85 km opp. Ionosfæren består av tre seksjoner i mesosfæren og termosfæren, merket D-, E- og F-lagene, ifølge UCAR Center for Science Education.
Ekstrem ultrafiolett stråling og røntgenstråler fra solen bombarderer disse øvre områdene i atmosfæren, og slår atomer og molekyler som holdes innenfor disse lagene. Den kraftige strålingen løsner negativt ladede elektroner fra partiklene, og endrer disse partiklenes elektriske ladning. Den resulterende skyen av frie elektroner og ladede partikler, kalt ioner, førte til navnet "ionosphere." Den ioniserte gassen, eller plasma, blandes med den tettere, nøytrale atmosfæren.
Konsentrasjonen av ioner i ionosfæren varierer med mengden solstråling som bærer ned på jorden. Ionosfæren vokser tett med ladede partikler i løpet av dagen, men den tettheten avtar om natten når ladede partikler rekombinerer med fordrevne elektroner. Hele lag av ionosfæren vises og forsvinner i løpet av denne daglige syklusen, ifølge NASA. Solstråling svinger også over en periode på 11 år, noe som betyr at solen kan legge ut mer eller mindre stråling avhengig av året.
Eksplosive soloppblussinger og vindkast fra solenergi brenner opp plutselige forandringer i ionosfæren, og slås sammen med vinder i høy høyde og alvorlige værsystemer som brygger på jorden nedenfor.
Tenn opp himmelen
Den brennende varme overflaten på sola utviser strømmer av høyt ladede partikler, og disse bekkene er kjent som solvind. I følge NASAs Marshall Space Flight Center flyr solvind gjennom verdensrommet med omtrent 40 kilometer per sekund. Da de nådde jordas magnetfelt og ionosfæren under, satte solvindene opp en fargerik kjemisk reaksjon på nattehimmelen kalt en aurora.
Når solvindene pisker over Jorden, forblir planeten skjermet bak magnetfeltet, også kjent som magnetosfæren. Generert av kverning av smeltet jern i jordens kjerne, sender magnetosfæren solstråling racing mot begge polene. Der kolliderer de ladede partiklene med kjemikalier som virvler rundt i ionosfæren og genererer den fortryllende auroras.
Forskere har funnet ut at solens eget magnetfelt klemmer jordas svakere felt, og skifter auroras mot nattsiden av planeten, som rapportert av Popular Mechanics.
I nærheten av de arktiske og antarktiske sirklene streiker auroras over himmelen hver natt, ifølge National Geographic. De fargerike lysgardiner, kjent som henholdsvis aurora borealis og aurora australis, henger omtrent 1 000 km over jordens overflate. Auroraene lyser grønngult når ioner treffer oksygenpartikler i den nedre ionosfæren. Rødaktig lys blomstrer ofte langs auroraenes kanter, og lilla og blåtoner vises også på nattehimmelen, selv om dette sjelden skjer.
"Årsaken til aurora er noe kjent, men den er ikke helt løst," sa Toshi Nishimura, geofysiker ved Boston University. "For eksempel er det fremdeles et mysterium hva som forårsaker en bestemt type farge på aurora, for eksempel lilla."
Hvem er Steve?
Utover auroras er ionosfæren også vert for andre imponerende lysshow.
I 2016 oppdaget innbyggerforskere et spesielt iøynefallende fenomen, som forskere kjempet for å forklare, rapporterte søsternettstedet Space.com tidligere. Lyse elver med hvitt og rosa lys strømmet over Canada, som er lenger sør enn de fleste auroras vises. Noen ganger kom streker med grønt i blandingen. De mystiske lysene ble kåret til Steve i hyllest til den animerte filmen "Over the Hedge" og ble senere omdirigert som "Strong Thermal Emission Velocity Enhancement" - fremdeles STEVE for kort.
"Vi har studert auroraen i hundrevis av år, og vi kunne ikke, og kan fortsatt ikke, forklare hva Steve er," sier Gareth Perry, forsker i romværet ved New Jersey Institute of Technology. "Det er interessant fordi utslippene og egenskapene er ulikt noe annet vi observerer, i det minste med optikk, i ionosfæren."
I følge en studie fra 2019 i tidsskriftet Geophysical Research Letters, kan de grønne stripene i STEVE utvikle seg på samme måte som hvordan tradisjonelle auroras dannes, da ladede partikler regner ned på atmosfæren. I STEVE ser det imidlertid ut til at lyselven gløder når partikler i ionosfæren kolliderer og genererer varme seg imellom.
Kommunikasjon og navigasjon
Selv om reaksjoner i ionosfæren maler himmelen med strålende nyanser, kan de også forstyrre radiosignaler, forstyrre navigasjonssystemer og noen ganger føre til omfattende strømavbrytelser.
Ionosfæren reflekterer radiooverføringer under 10 megahertz, slik at militæret, flyselskapene og forskerne kan koble radar og kommunikasjonssystemer over lange avstander. Disse systemene fungerer best når ionosfæren er glatt, som et speil, men de kan bli forstyrret av uregelmessigheter i plasma. GPS-sendinger går gjennom ionosfæren og har derfor de samme sårbarhetene.
"Under store geomagnetiske stormer, eller romværsarrangementer, kan strømmer [i ionosfæren] indusere andre strømmer i bakken, elektriske nett, rørledninger, etc. og skape ødeleggelser," sa Perry. En slik solstorm forårsaket den berømte blokkeringen av Quebec i 1989. "Tretti år senere er våre elektriske systemer fortsatt sårbare for slike hendelser."
Forskere studerer ionosfæren ved hjelp av radarer, kameraer, satellittbundne instrumenter og datamodeller for å bedre forstå regionens fysiske og kjemiske dynamikk. Bevæpnet med denne kunnskapen håper de å bedre kunne forutsi forstyrrelser i ionosfæren og forhindre problemer som kan forårsake i bakken nedenfor.
Tilleggsressurser:
- Sjekk ut en lysbildefremvisning av fantastiske auroras fra National Geographic.
- Lær hvordan GPS fungerer med Smithsonian National Air and Space Museum.
- Se en animasjon av jordas magnetfelt i aksjon, fra Nova og Khan Academy.