Erupcje słoneczne wywołują rytmiczne zmiany na niebie



Nowe badania pokazują, że górna warstwa atmosfery ziemskiej może pulsować niemal idealnie synchronicznie z subtelnymi rytmami Słońca. Naukowcy śledzili niewielkie wybuchy silnej erupcji słonecznej i odkryli odpowiadające im wahania gęstości elektronów nad ziemią. Odkrycie to ujawnia bezpośredni, precyzyjny związek czasowy między aktywnością słoneczną a warunkami panującymi w jonosferze Ziemi.

Nowe badania pokazują, że szybkie, rytmiczne wybuchy energii erupcji słonecznej mogą powodować synchroniczne pulsowanie górnych warstw atmosfery. Te niewielkie wahania, zwane quasi-okresowymi pulsacjami (QPP), były dotychczas uważane za zbyt subtelne, aby miały jakikolwiek wpływ. Jednak najnowsze wyniki badań przeprowadzonych przez Queen's University Belfast podważają tę tezę.

Według Aisling O'Hare, głównej autorki badania, jej badania po raz pierwszy wykazały, że pulsacje rozbłysków słonecznych znajdują odzwierciedlenie w zsynchronizowanych pulsacjach w atmosferze ziemskiej. Dodała, że wyniki pokazują, jak silny wpływ na naszą planetę może mieć aktywność słoneczna. 7 marca 2012 r. naukowcy zbadali silną erupcję słoneczną o sile X5,4. Za pomocą instrumentów Solar Dynamics Observatory (SDO) i Geostationary Operational Environmental Satellite 15 (GOES-15) należących do NASA zarejestrowali silny wzrost promieniowania ultrafioletowego. Energia ta wystarcza, aby wybić elektrony z atomów w górnych warstwach atmosfery ziemskiej.


Krzywe światła rozbłysku w kanale GOES/XRS 1–8 Å (czerwony) oraz trzy linie emisji EUV He II 304 Å (niebieski), C III 977 Å (pomarańczowy) i HI 972 Å (zielony), zmierzone za pomocą SDO/EVE. Okres, w którym wykryto QPP (00:12–00:22 UT), zaznaczono żółtym cieniem między dwiema ciągłymi czarnymi pionowymi liniami. Źródło zdjęcia: AGU/JGR Space Physics.

Naukowcy odkryli, że co 85 sekund Słońce wysyłało rytmiczne impulsy promieniowania ultrafioletowego o ekstremalnej intensywności. Ionosfera Ziemi reagowała na każdy impuls. Aby ocenić reakcję jonosfery, naukowcy przeanalizowali dane z ponad 250 stacji GPS na całym świecie. Na podstawie sygnałów z satelitów GPS zmierzyli całkowitą zawartość elektronów (TEC), czyli liczbę elektronów wzdłuż pionowego słupa atmosfery.


Mapa z lokalizacjami stacji GPS sieci SOPAC wykorzystanej w niniejszym badaniu. Kolorowe paski wskazują kąt elewacji Słońca w stopniach dla każdej stacji. Źródło zdjęcia: AGU/JGR Space Physics.

Każdy wybuch energii ultrafioletowej Słońca docierał w określonych długościach fal, na przykład He II 304 Å, C III 977 Å i HI 972 Å. Wiadomo, że długości te wpływają na warstwy E i F jonosfery. Z każdym wybuchem energii ultrafioletowej Słońca poziomy elektronów zmieniały się w tym samym tempie. Opóźnienie między impulsem słonecznym a reakcją Ziemi wynosiło zaledwie 30 sekund. Po raz pierwszy rytmy słoneczne znalazły wyraźne odzwierciedlenie w danych TEC. 30-sekundowe opóźnienie, określane jako „bezwładność jonosferyczna”, stanowi czas reakcji jonosfery na promieniowanie padające. Chociaż mechanizm ten jest już znany, nadal nie jest w pełni zrozumiały. Naukowcy sugerują, że kwantyfikacja tego opóźnienia mogłaby poprawić modele jonosfery i pomóc w ograniczeniu szybkości rekombinacji elektronów – czynników decydujących o przewidywaniu wpływu pogody kosmicznej na GPS i komunikację radiową.


Widmo mocy falkowej trzech linii emisji EUV: (a) He II 304 Å, (b) C III 977 Å, © HI 972 Å i (d) TEC. Cienka czarna linia oznacza istotność na poziomie 99. Obszar zaznaczony białymi kreskami znajduje się poza stożkiem wpływu, a kolorowe paski przedstawiają znormalizowaną moc falową. Źródło zdjęcia: AGU/JGR Space Physics.

Podczas gdy wcześniejsze badania koncentrowały się na rozległych erupcjach słonecznych i burzach geomagnetycznych, niniejsze badania pokazują, że niewielkie wahania – trwające nieco ponad minutę – mogą rozprzestrzeniać się na odległość 150–200 milionów kilometrów (93–124 mil) i wywierać mierzalny wpływ na jonosferę Ziemi. Zespół chce zbadać, czy inne emisje słoneczne wywołują podobne efekty i jak różnią się one w różnych warunkach słonecznych.

---

Amon
www.strefa44.pl
www.strefa44.com.pl