2022 Η έκρηξη της Τόνγκα δημιούργησε μια πολύ σπάνια «σούπερ φυσαλίδα πλάσματος» στην ιονόσφαιρα: ScienceAlert

By | May 25, 2023

Καθώς η τεχνολογία ενσωματώνεται περισσότερο στην καθημερινή μας ζωή, είναι όλο και πιο σημαντικό να κατανοήσουμε τον καιρό του διαστήματος και τις επιπτώσεις του στην τεχνολογία.

Όταν ακούτε “διαστημικό καιρό”, συνήθως σκέφτεστε τεράστιες εκρήξεις στον Ήλιο: εκτοξεύσεις μάζας κορωνοϊού εκτοξεύτηκαν προς τη Γη, δημιουργώντας όμορφα σέλας.

Ωστόσο, δεν ξεκινάει όλος ο καιρός στο διάστημα από τον Ήλιο.

Η ηφαιστειακή έκρηξη στην Τόνγκα τον Ιανουάριο του 2022 ήταν τόσο μεγάλη που δημιούργησε κυματισμούς στην ανώτερη ατμόσφαιρα που αποτελούσαν τη δική της μορφή διαστημικού καιρού.

Ήταν μια από τις μεγαλύτερες εκρήξεις στη σύγχρονη ιστορία, που επηρέασε το GPS στην Αυστραλία και τη Νοτιοανατολική Ασία. Όπως περιγράφουμε στη νέα μας μελέτη στο περιοδικό διαστημικός καιρόςη έκρηξη προκάλεσε μια σούπερ «φούσκα πλάσματος» πάνω από τη βόρεια Αυστραλία που κράτησε για ώρες.

Ένα πραγματικό παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης

Ενώ οι περισσότεροι άνθρωποι διαθέτουν δέκτη GPS (παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης) στις συσκευές τους (όπως δορυφορικά συστήματα πλοήγησης και smartphone), λίγοι γνωρίζουν πώς λειτουργεί πραγματικά το GPS.

Στην ουσία, οι συσκευές μας ακούν ραδιοφωνικά σήματα που μεταδίδονται από δορυφόρους που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. Χρησιμοποιώντας αυτά τα σήματα, υπολογίζουν την τοποθεσία σας σε σχέση με δορυφόρους, επιτρέποντάς μας να προσανατολιστούμε και να βρούμε την κοντινή παμπ ή καφετέρια.

Τα ραδιοφωνικά σήματα που λαμβάνουν οι συσκευές μας επηρεάζονται από την ατμόσφαιρα της Γης (ιδιαίτερα το στρώμα που ονομάζεται ιονόσφαιρα), το οποίο υποβαθμίζει την ακρίβεια εντοπισμού. Οι κοινές συσκευές έχουν ακρίβεια μόνο σε δεκάδες μέτρα.

Ωστόσο, νέα και βελτιωμένα συστήματα ακριβούς δορυφορικού εντοπισμού θέσης, που χρησιμοποιούνται στις βιομηχανίες εξόρυξης, γεωργίας και κατασκευών, μπορούν να έχουν ακρίβεια εντός τεσσάρων ιντσών. Το μόνο μειονέκτημα είναι ότι αυτά τα συστήματα χρειάζονται χρόνο για να κλειδώσουν την τοποθεσία σας και αυτό μπορεί να διαρκέσει τριάντα λεπτά ή περισσότερο.

Αυτός ο ακριβής δορυφορικός εντοπισμός θέσης λειτουργεί μοντελοποιώντας με ακρίβεια τα σφάλματα που προκαλούνται από την ιονόσφαιρα της Γης. Αλλά κάθε φορά που διαταράσσεται η ιονόσφαιρα, γίνεται περίπλοκη και δύσκολη η μοντελοποίηση της.

Για παράδειγμα, όταν συμβαίνει μια γεωμαγνητική καταιγίδα (διαταραχή στον ηλιακό άνεμο που επηρεάζει το μαγνητικό πεδίο της Γης), η ιονόσφαιρα γίνεται ταραχώδης και τα ραδιοκύματα που ταξιδεύουν μέσα από αυτήν διασκορπίζονται, όπως το ορατό φως. που αποκλίνει και διασκορπίζεται όταν κοιτάζει προς τα κάτω. λίμνη σε ασταθείς συνθήκες.

ηφαιστειακή διαταραχή

Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η έκρηξη του ηφαιστείου Hunga Tonga-Hunga Ha’apai προκάλεσε ασταθείς συνθήκες στην ιονόσφαιρα που διήρκεσαν για μερικές ημέρες. Το μέγεθος των κυμάτων που δημιουργούσε στην ιονόσφαιρα ήταν παρόμοιο σε μέγεθος με εκείνα που δημιουργήθηκαν από γεωμαγνητικές καταιγίδες.

Ενώ αυτά τα κύματα επηρέασαν τα δεδομένα GPS σε όλο τον κόσμο για μέρες μετά την έκρηξη, ο αντίκτυπός τους στον εντοπισμό θέσης ήταν αρκετά περιορισμένος σε σύγκριση με έναν άλλο τύπο διαταραχής στην ιονόσφαιρα: μια «σούπερ φυσαλίδα πλάσματος» που σχηματίστηκε μετά την έκρηξη.

Η ιονόσφαιρα είναι ένα στρώμα της ατμόσφαιρας της Γης σε υψόμετρα περίπου 80 έως 800 χιλιομέτρων (50 έως 500 μίλια). Αποτελείται από αέριο με πολλά ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, καθιστώντας το «πλάσμα».

Με τη σειρά τους, οι φυσαλίδες του ισημερινού πλάσματος είναι διαταραχές του πλάσματος στην ιονόσφαιρα που συμβαίνουν φυσικά τη νύχτα σε περιοχές χαμηλού γεωγραφικού πλάτους.

Τέτοιες φυσαλίδες πλάσματος εμφανίζονται τακτικά. Δημιουργούνται λόγω ενός φαινομένου που ονομάζεται «γενικευμένη αστάθεια Rayleigh-Taylor». Είναι παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει όταν ένα βαρύ υγρό κάθεται πάνω από ένα ελαφρύτερο υγρό και σταγονίδια αυτού του ελαφρύτερου υγρού ανεβαίνουν στο βαρύ υγρό με τη μορφή «φυσαλίδων» (δείτε το βίντεο παρακάτω).

frameborder=”0″ allow=”accelerometer; αυτοαναπαραγωγή? Πρόχειρο-εγγραφή? κρυπτογραφημένα μέσα. γυροσκόπιο; εικόνα σε εικόνα? web-share” allowfullscreen>

Ωστόσο, όταν πρόκειται για διαταραχές στην ιονόσφαιρα, το πλάσμα ελέγχεται επίσης από μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία.

Καθώς ανεβαίνουν, οι φυσαλίδες πλάσματος σχηματίζουν περίεργες δομές που μοιάζουν με κάκτους ή ανάποδες ρίζες δέντρων. Λόγω του μαγνητικού πεδίου της Γης, αυτές οι δομές εξατμίζονται καθώς η φυσαλίδα μεγαλώνει πάνω από τον ισημερινό.

Το αποτέλεσμα είναι ότι οι φυσαλίδες μεγαλύτερου υψομέτρου φτάνουν και σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη. Οι φυσαλίδες πλάσματος φτάνουν συνήθως μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από τον ισημερινό, φτάνοντας σε γεωγραφικά πλάτη μεταξύ 15 και 20 μοιρών βόρεια και νότια.

Μια σπάνια φούσκα πάνω από την Αυστραλία

Οι επιστήμονες εντόπισαν μια σούπερ φυσαλίδα πλάσματος πάνω από τη Νοτιοανατολική Ασία λίγο μετά την έκρηξη της Τόνγκα. Εκτιμάται ότι είναι παρόμοιο σε μέγεθος με τις σπάνιες σούπερ φυσαλίδες που αναφέρθηκαν προηγουμένως.

Το μαγνητικό πεδίο της Γης μετέφερε αυτή τη διαταραχή νότια, όπου παρέμεινε για λίγες ώρες πάνω από το Τάουνσβιλ στη βορειοανατολική Αυστραλία.

Μέχρι σήμερα, αυτή είναι η νοτιότερη φυσαλίδα πλάσματος που έχει παρατηρηθεί πάνω από την Αυστραλία. Αν και είναι πολύ σπάνιες, αυτές οι σούπερ φυσαλίδες είναι γνωστό ότι έλαβαν χώρα στη βόρεια Αυστραλία, αλλά δεν είχαν παρατηρηθεί άμεσα πριν από αυτό το γεγονός.

Η ανάπτυξη σταθμών GPS στη βόρεια Αυστραλία κατέστησε πρόσφατα δυνατή αυτό το είδος παρατήρησης.

Τα κύματα από την έκρηξη του ηφαιστείου θεωρείται ότι έχουν ενοχλήσει τους ανέμους στην ανώτερη ατμόσφαιρα, μεταβάλλοντας τη ροή του πλάσματος στην ιονόσφαιρα και προκαλώντας τη σούπερ φυσαλίδα πλάσματος.

Η μελέτη μας διαπίστωσε ότι η φούσκα προκάλεσε σημαντικές καθυστερήσεις στη χρήση ακριβούς GPS στη Βόρεια Αυστραλία και τη Νοτιοανατολική Ασία. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η λήψη κλειδώματος στη θέση GPS χρειάστηκε πάνω από πέντε ώρες λόγω της φυσαλίδας πλάσματος.

Αν και καταλαβαίνουμε πολλά για την ιονόσφαιρα, η ικανότητά μας να προβλέψουμε τις διαταραχές της είναι ακόμα περιορισμένη. Η ύπαρξη περισσότερων σταθμών GPS δεν είναι μόνο επωφελής για τη βελτίωση της θέσης και της πλοήγησης, αλλά καλύπτει επίσης τα κενά στην παρακολούθηση της ιονόσφαιρας.

Η έκρηξη της Τόνγκα απείχε πολύ από ένα τυπικό συμβάν “διαστημικού καιρού” που προκλήθηκε από τον Ήλιο. Αλλά ο αντίκτυπός της στην ανώτερη ατμόσφαιρα και το GPS υπογραμμίζει τη σημασία της κατανόησης του τρόπου με τον οποίο το περιβάλλον επηρεάζει τις τεχνολογίες στις οποίες βασιζόμαστε.

Brett Carter, Αναπληρωτής Καθηγητής, Πανεπιστήμιο RMIT. Rezy Pradipta, Senior Research Scientist, Boston College, και Suelynn Choy, Καθηγήτρια

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από το The Conversation με άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *