I jordens højeste atmosfæriske lag, rumvejr kan virkelig varme tingene op

Nye resultater fra NASA-satellitdata viser, at rumvejr - de skiftende forhold i rummet drevet af solen - kan varme Jordens varmeste og højeste atmosfæriske lag op.

Fundene, udgivet i juli i Geofysiske forskningsbreve , brugte data fra NASA's Global Observations of the Limb and Disk, eller GULD mission. Lanceret i 2018 ombord på SES-14 kommunikationssatellitten, GULD ser ned på Jordens øvre atmosfære fra det, der er kendt som geosynkron bane, effektivt "svævende" over den vestlige halvkugle, mens Jorden drejer. GOLDs unikke position giver den et stabilt billede af en hel overflade af kloden – kaldet disken – hvor den scanner temperaturen i Jordens øvre atmosfære hvert 30. minut.

GOLD scanner termosfæren fra en position i geostationær bane, som bliver over et bestemt sted på Jorden, mens den kredser, og planeten roterer. Kredit:NASAs Goddard Space Flight Center/Tom Bridgman

"Vi fandt resultater, der ikke tidligere var mulige på grund af den slags data, vi får fra GOLD, " sagde Fazlul Laskar, der ledede forskningen. Dr. Laskar er forskningsmedarbejder ved Laboratory for Atmospheric and Space Physics ved University of Colorado, Kampesten.

Fra sin siddeplads omkring 22, 000 miles (35, 400 kilometer) over os, GULD ser ned på termosfæren, et område af Jordens atmosfære mellem omkring 53 og 373 miles (85 og 600 kilometer) højt. Termosfæren er hjemsted for nordlys, den internationale rumstation, og de højeste temperaturer i Jordens atmosfære, op til 2, 700 °F (1, 500 °C). Den når så utrolige temperaturer ved at absorbere solens højenergiske røntgenstråler og ekstreme ultraviolette stråler, opvarmning af termosfæren og forhindrer disse typer lys i at nå jorden.

Men de nye resultater peger på en vis opvarmning, der ikke er drevet af sollys, men i stedet af solvinden - partiklerne og magnetfelterne undslipper konstant solen.

Solvinden blæser altid, men stærkere vindstød kan forstyrre Jordens magnetfelt, inducerer såkaldt geomagnetisk aktivitet. Laskar og hans samarbejdspartnere sammenlignede dage med mere geomagnetisk aktivitet med dage med mindre, og fandt en stigning på over 160 °F (90 °C) i termosfæriske temperaturer. Magnetiske forstyrrelser, drevet af solen, varmede jordens varmeste atmosfæriske lag op.

Der forventedes en vis mængde opvarmning nær Jordens poler, hvor et svagt punkt i vores magnetfelt tillader noget solvind at strømme ind i vores øvre atmosfære. Men GOLDs data viste temperaturstigninger over hele kloden - selv nær ækvator, langt fra enhver indkommende solvind.

Laskar og kolleger foreslår, at det har at gøre med ændrede cirkulationsmønstre. Der er en hvirvlende luft højt over os – en global cirkulation, der skubber luft fra ækvator op til polerne og tilbage rundt i lavere højder. Mens solvinden strømmer ind i termosfæren nær polerne, den tilførte energi kan ændre dette cirkulationsmønster, drivende vinde og atmosfærisk kompression, der kan hæve temperaturen selv langt væk.

Ændring af cirkulation kan også ligge til grund for et andet overraskende fund. GOLDs data viste, at mængden af ​​tilført varme afhang af tidspunktet på dagen. Holdet opdagede en stærkere effekt i morgentimerne sammenlignet med om eftermiddagen. De har mistanke om, at geomagnetisk aktivitet især kan styrke cirkulationen i løbet af natten og de tidlige morgentimer, selvom denne forklaring afventer bekræftelse i yderligere undersøgelser.

Laskar var mest imponeret over subtiliteten af ​​de ændringer, de kunne opdage i GOLDs data.

"Vi plejede at tro, at kun fremtrædende geomagnetiske begivenheder kunne ændre termosfæren, " sagde Laskar. "Vi ser nu, at selv mindre aktivitet kan have en indflydelse."

Med sin konstante strøm af temperaturmålinger, GOLD tegner et billede af en øvre atmosfære, der er meget mere følsom over for de magnetiske forhold omkring Jorden end tidligere antaget.