De første målinger af Jordens ionosfære fundet med den største atmosfæriske radar i Antarktis

Der er kaos på nattehimlen omkring 60 til 600 miles over Jordens overflade. Kaldes ionosfæren, dette lag af Jordens atmosfære sprænges af solstråling, der nedbryder ions bindinger. Frie elektroner og tunge ioner efterlades, konstant kolliderer.

Denne dans blev tidligere målt ved en metode kaldet usammenhængende spredningsradar på den nordlige halvkugle, hvor forskere sender radiobølger ind i ionosfæren. Elektronerne i atmosfæren spreder radiobølgen "usammenhængende". Måden, de spreder på, fortæller forskerne om de partikler, der befolker laget.

Nu, forskere har brugt radar i Antarktis til at foretage de første målinger fra den antarktiske region. De offentliggjorde deres foreløbige resultater den 17. september, 2019, i Journal of Atmospheric and Oceanic Technology .

"Inkohærent scatter-radar er i øjeblikket det mest kraftfulde værktøj til rådighed til at undersøge ionosfæren, fordi den dækker et bredt højdeområde og observerer væsentlige ionosfæriske parametre såsom elektrontæthed, ionhastighed, ion- og elektrontemperaturer, samt ionsammensætninger, "sagde Taishi Hashimoto, assisterende professor ved National Institute of Polar Research i Japan. Selvom disse radarer er kraftige, de er også sjældne på grund af deres størrelse og strømbehov.

Ved at bruge programmet for Antarktis Syowa Mesosphere-Stratosphere-Troposphere/Incoherent Scatter (PANSY) radar, den største og fineste atmosfæriske radar i Antarktis, forskere udførte de første usammenhængende scatter-radarobservationer på den sydlige halvkugle i 2015. De foretog også den første 24-timers observation i 2017. Mens de analyserede disse observationer, Hashimoto og holdet forventede at se betydelige forskelle mellem de sydlige mål og de nordlige målinger, da Jordens nedre atmosfære har en stærk asymmetri mellem halvkugler.

"Klart, observationer på den sydlige halvkugle er afgørende for at afsløre globale træk ved både atmosfæren og ionosfæren, " sagde Hashimoto.

Det er ikke så nemt som at tage målene, imidlertid. Betragt radaren som en sten, der springes hen over en dams overflade. Forskerne ønsker at lære, hvordan småstenen lodret forskyder vandet, når det springer og til sidst synker. De er ikke interesserede i de koncentriske krusninger, der skabes ved hvert spring, men de er så ens, at det er svært at skelne, hvilke mål der er nødvendige.

Disse krusninger er kendt som feltjusterede uregelmæssigheder, og Hashimotos team anvendte et computerprogram, der kan genkende de forskellige signaler og undertrykke de uregelmæssigheder, der kunne skjule dataene.

"Vores næste trin vil være den samtidige observation af ionosfærens usammenhængende spredning og feltjusterede uregelmæssigheder, da undertrykkelsen og udvindingen bruger det samme princip fra forskellige aspekter, "Sagde Hashimoto." Vi planlægger også at anvende den samme teknik til at opnå andre typer plasmaparametre, såsom drivhastighed og iontemperatur, fører til en bedre forståelse af nordlys."