Onderzoekers hebben een verband gevonden tussen het weer hier op aarde en het weer in de ruimte. Dit is een verrassende ontdekking omdat de ionosfeer en de lagere atmosfeer honderden kilometers van elkaar verwijderd zijn.
Het weer op aarde heeft volgens nieuwe resultaten van NASA-satellieten een verrassende verbinding met ruimteweer dat hoog in de elektrisch geladen bovenatmosfeer, de ionosfeer, voorkomt.
"Deze ontdekking zal de voorspellingen van turbulentie in de ionosfeer helpen verbeteren, wat radio-uitzendingen en de ontvangst van signalen van het Global Positioning System kan verstoren", zegt Thomas Immel van de University of California, Berkeley, hoofdauteur van een paper over het gepubliceerde onderzoek 11 augustus in Geophysical Research Letters.
Onderzoekers ontdekten dat getijden van lucht veroorzaakt door intense onweersbuien in Zuid-Amerika, Afrika en Zuidoost-Azië de structuur van de ionosfeer veranderden.
De ionosfeer wordt gevormd door zonneröntgenstralen en ultraviolet licht, die atomen en moleculen in de bovenste atmosfeer afbreken, waardoor een laag elektrisch geladen gas ontstaat dat bekend staat als plasma. Het dichtste deel van de ionosfeer vormt twee plasma-banden dicht bij de evenaar op een hoogte van bijna 250 mijl. Van 20 maart tot 20 april 2002 hebben sensoren aan boord van NASA's Imager for Magnetopause to Aurora Global Exploration (IMAGE) -satelliet deze banden opgenomen, die oplichten in ultraviolet licht.
Met behulp van afbeeldingen van IMAGE ontdekte het team vier paar heldere gebieden waar de ionosfeer bijna twee keer zo dicht was als gemiddeld. Drie van de heldere paren bevonden zich boven tropische regenwouden met veel onweeractiviteit - het Amazonebekken in Zuid-Amerika, het Congobekken in Afrika en Indonesië. Een vierde paar verscheen boven de Stille Oceaan. Onderzoekers bevestigden dat de onweersbuien in de drie tropische regenwoudregio's lucht in onze atmosfeer produceren met behulp van een computersimulatie ontwikkeld door het National Center for Atmospheric Research, Boulder, Colo., Genaamd het Global Scale Wave Model.
De verbinding met plasmabanden in de ionosfeer verraste wetenschappers in eerste instantie omdat deze getijden van de onweersbuien de ionosfeer niet rechtstreeks kunnen beïnvloeden. Het gas in de ionosfeer is gewoon te dun. De zwaartekracht van de aarde houdt het grootste deel van de atmosfeer dicht bij het oppervlak. Onweersbuien ontwikkelen zich in de lagere atmosfeer, of troposfeer, die zich bijna 10 mijl boven de evenaar uitstrekt. Het gas in de plasmabanden is ongeveer 10 miljard keer minder dicht dan in de troposfeer. Het getij moet botsen met atomen in de atmosfeer hierboven om zich voort te planten, maar de ionosfeer waar de plasmabanden zo dun zijn, botst daar zelden.
De onderzoekers ontdekten echter dat de getijden de plasmabanden indirect kunnen beïnvloeden door een laag van de atmosfeer onder de banden die ze vormen te wijzigen. Onder de plasmabanden wordt een laag van de ionosfeer, de E-laag genaamd, overdag gedeeltelijk geëlektrificeerd. Dit gebied creëert de plasmabanden erboven wanneer winden op grote hoogte plasma in de E-laag over het magnetische veld van de aarde blazen. Omdat plasma elektrisch geladen is, werkt de beweging over het magnetische veld van de aarde als een generator, waardoor een elektrisch veld ontstaat. Dit elektrische veld vormt het plasma hierboven in de twee banden. Alles wat de beweging van het E-laagplasma zou veranderen, zou ook de elektrische velden die ze genereren veranderen, waardoor de plasmabanden erboven zouden veranderen.
Het Global Scale Wave-model gaf aan dat de getijden hun energie ongeveer 62 tot 75 mijl boven de aarde in de E-laag zouden moeten dumpen. Dit verstoort de plasmastromen daar, die de elektrische velden veranderen en dichte, heldere zones creëren in de plasmabanden erboven.
"Het enkele paar heldere zones boven de Stille Oceaan dat niet wordt geassocieerd met sterke onweersbuien, laat zien dat de verstoring zich over de aarde voortplant, waardoor dit het eerste wereldwijde effect op het ruimteweer is door het geïdentificeerde oppervlakteweer", zegt Immel. "We weten nu dat nauwkeurige voorspellingen van ionosferische storingen dit effect van tropisch weer moeten opnemen."
“Deze ontdekking heeft onmiddellijke gevolgen voor het ruimteweer en identificeert vier sectoren op aarde waar ruimtestormen grotere ionosferische storingen kunnen veroorzaken. Noord-Amerika bevindt zich in een van deze sectoren, wat kan helpen verklaren waarom de Verenigde Staten te maken hebben met unieke extreme ionosferische omstandigheden tijdens weersomstandigheden in de ruimte, 'zei Immel.
Metingen uitgevoerd door NASA's Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics and Dynamics (TIMED) -satelliet van 20 maart tot 20 april 2002, hebben bevestigd dat de dichte zones in de plasmabanden bestaan. Onderzoekers willen nu begrijpen of het effect verandert met seizoenen of grote evenementen, zoals orkanen.
Het onderzoek is gefinancierd door NASA. Het National Center for Atmospheric Research wordt gesponsord door de National Science Foundation, Arlington, Va.
Het team bestaat uit Immel, Scott England, Stephen Mende en Harald Frey van de University of California, Berkeley; Eiichi Sagawa van het National Institute of Information and Communications Technology, Tokyo, Japan; Sid Henderson en Charles Swenson van de Utah State University, Logan, Utah; Maura Hagan van het National Center for Atmospheric Research High Altitude Observatory, Boulder, Colo .; en Larry Paxton van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md.
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
