Gosta plast molekul in električno nabiti delci, imenovani ionosfera, visi v Zemljini zgornji atmosferi, ki se začne približno 35 milj (60 kilometrov) nad površjem planeta in se razteza čez 1000 km (620 milj). Sončno sevanje, ki prihaja iz zgornjih delcev bifejev, suspendiranih v atmosferski plasti. Radio signali od spodaj odbijajo ionosfero nazaj k instrumentom na tleh. Kjer se ionosfera prekriva z magnetnimi polji, nebo izbruhne v briljantnih svetlobnih zaslonih, ki jih je neverjetno videti.
Kje je ionosfera?
Zemeljska atmosfera sestavlja več ločenih plasti, vključno z mezofero, ki se začne 31 milj (50 km) navzgor, in termosfero, ki se začne s 53 kilometri navzgor. Ionosfera je sestavljena iz treh odsekov znotraj mezofere in termosfere, ki so označeni z D, E in F plastmi, navaja UCAR Center for Science Education.
Ekstremno ultravijolično sevanje in sončni žarki bombardirajo zgornja območja atmosfere in udarijo na atome in molekule znotraj teh plasti. Zmogljivo sevanje odvaja negativno nabito elektrone iz delcev in spreminja električni naboj teh delcev. Nastali oblak prostih elektronov in nabitih delcev, imenovan ioni, je privedel do imena "ionosfera". Ionizirani plin ali plazma se meša z gostejšo, nevtralno atmosfero.
Koncentracija ionov v ionosferi se spreminja glede na količino sončnega sevanja, ki pada na Zemljo. Ionosfera čez dan raste gosto z nabitimi delci, vendar ta gostota ponoči izgine, ko se nabiti delci rekombinirajo z razseljenimi elektroni. V tem dnevnem ciklu se pojavljajo in izginjajo celotni sloji ionosfere, poroča NASA. Tudi sončno sevanje niha v 11-letnem obdobju, kar pomeni, da lahko sonce oddaja več ali manj sevanja, odvisno od leta.
Eksplozivni sončni žarki in sunki sončnega vetra vzbujajo nenadne spremembe v ionosferi, združujoč se z vetrovnimi visoki in težkimi vremenskimi sistemi, ki na Zemlji padejo spodaj.
Osvetlite nebo
Pekoča vroča sončna površina izžene tokove močno nabitih delcev in ti tokovi so znani kot sončni veter. Po podatkih Nasinega vesoljskega letalskega centra Marshall sončni veter leti skozi vesolje s približno 25 miljami na sekundo. Ko so dosegli Zemljino magnetno polje in ionosfero spodaj, so sončni vetrovi sprožili barvno kemično reakcijo na nočnem nebu, imenovano aurora.
Ko sončni vetrovi pikajo po Zemlji, planet ostane zaščiten za svojim magnetnim poljem, znanim tudi kot magnetosfera. Magnetosfera, ustvarjena s kaljenjem staljenega železa v Zemljinem jedru, pošilja sončno sevanje v smeri katerega koli pola. Tam se nabiti delci trčijo s kemikalijami, ki se vrtinčijo v ionosferi, kar ustvarja črke, ki vežejo uro.
Znanstveniki so ugotovili, da sončno lastno magnetno polje zatira Zemljino šibkejše, ki premakne avro na nočno stran planeta, kot poroča Popular Mechanics.
V bližini arktičnega in antarktičnega kroga se aurore vsako noč vijejo po nebu, poroča National Geographic. Barvne svetlobne zavese, znane kot aurora borealis in aurora australis, visijo približno 1000 km (1000 km) nad zemeljskim površjem. Aurore svetijo zeleno-rumeno, ko ioni udarijo v delce kisika v spodnji ionosferi. Rdečkasta svetloba pogosto cveti ob robovih avre, vijolični in modri pa se pojavijo tudi na nočnem nebu, čeprav se to zgodi redko.
"Vzrok aurore je nekoliko znan, vendar ni povsem rešen," je dejal Toshi Nishimura, geofizik z bostonske univerze. "Na primer, kaj povzroča določeno vrsto barve aurore, na primer vijolično, je še vedno skrivnost."
Kdo je Steve?
Poleg avroras ionosfera tudi gosti druge impresivne svetlobne oddaje.
Leta 2016 so državljanski znanstveniki opazili posebno privlačne pojave, ki so se jih znanstveniki trudili razložiti, je pred tem poročala sestrska stran Live Science Space.com. Svetle reke bele in rožnate svetlobe so tekle nad Kanado, ki je dlje proti jugu, kot se zdi večina avrorov. Občasno so se mešanici pridružile črtice zelene. Skrivnostne luči so poimenovane Steve v znak animiranega filma "Nad živo mejo" in so jih pozneje preimenovali v "Močno izboljšanje hitrosti toplotnih izpustov" - še vedno na kratko STEVE.
"Že stotine let preučujemo auroro in nismo mogli in še vedno ne znamo razložiti, kaj je Steve," je dejal Gareth Perry, vesoljski vremenoslovec z New Jersey Institute of Technology. "Zanimivo je, ker njegove emisije in lastnosti niso podobne vsem, kar opazimo, vsaj z optiko, v ionosferi."
Glede na študijo iz leta 2019 v reviji Geophysical Research Letters se zelene proge znotraj STEVE lahko razvijejo podobno kot tradicionalna aurora, ko nabrizgani delci padajo po atmosferi. V STEVE-u pa se zdi, da se svetloba reka sveti, ko delci znotraj ionosfere trčijo in med seboj ustvarjajo toploto.
Komunikacija in navigacija
Čeprav reakcije v ionosferi obarvajo nebo z briljantnimi odtenki, lahko tudi motijo radijske signale, motijo navigacijske sisteme in včasih povzročijo široke izklope električne energije.
Ionosfera odraža radijske prenose pod 10 megahercev, kar vojski, letalskim prevoznikom in znanstvenikom omogoča povezovanje radarjev in komunikacijskih sistemov na velike razdalje. Ti sistemi najbolje delujejo, kadar je ionosfera gladka, kot ogledalo, vendar jih lahko motijo nepravilnosti v plazmi. GPS-prenosi prehajajo skozi ionosfero in imajo zato enako ranljivost.
"Med velikimi geomagnetnimi nevihtami ali vesoljskimi vremenskimi dogodki lahko tokovi povzročajo druge tokove v tleh, električnih omrežjih, cevovodih itd. In pustošijo," je dejal Perry. Ena takih sončnih neviht je povzročila znameniti izpad iz Quebeca iz leta 1989. "Trideset let pozneje so naši električni sistemi še vedno izpostavljeni takšnim dogodkom."
Znanstveniki proučujejo ionosfero z uporabo radarjev, kamer, satelitskih instrumentov in računalniških modelov, da bi bolje razumeli fizično in kemijsko dinamiko v regiji. Oboroženi s tem znanjem upajo, da bodo bolje napovedovali motnje v ionosferi in preprečili težave, ki lahko nastanejo na tleh spodaj.
