Studiet hjælper med at forstå usynlige, men mægtige partikler

Små ladede elektroner og protoner, som kan beskadige satellitter og ændre ozon, har afsløret nogle af deres mysterier for videnskabsmænd fra University of Otago.

I en undersøgelse offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve , gruppen kiggede på ladede partikler, der interagerer med en type radiobølge kaldet "EMIC" - en bølge genereret i Jordens strålingsbælter (usynlige ringe af ladede partikler, der kredser om jorden).

Hovedforfatter Dr. Aaron Hendry, fra Institut for Fysik, siger, at det er vigtigt at forstå, hvordan disse bølger påvirker bælterne - som er fyldt med dyre og vigtige satellitter - og Jordens klima.

"Ligesom Jordens atmosfære, Jordens magnetosfære - området omkring jorden, hvor vores magnetfelt er stærkere end solens - oplever undertiden stærke storme, "eller perioder med høj aktivitet. Disse storme kan forårsage betydelige ændringer i antallet af partikler i strålingsbælterne og kan fremskynde nogle af dem til meget høje hastigheder, gør dem til en fare for vores satellitter. Ved hvor mange af disse partikler der er, samt hvor hurtigt de bevæger sig, er meget vigtigt for os, så vi kan sikre, at vores satellitter bliver ved med at fungere.

"Aktivitet inden for strålingsbælterne kan nogle gange få disse partikels baner til at ændre sig. Hvis disse ændringer bringer partiklerne lavt nok til at nå Jordens øvre atmosfære, de kan ramme den tætte luft, mister al deres energi og falder ud af kredsløb.

"EMIC -bølger vides at være i stand til at forårsage disse ændringer og drive tab af partikler fra strålingsbælterne. Samt forårsage smukke lysdisplays, som vi kalder aurora, denne regn af partikler kan også forårsage komplekse kemiske ændringer i den øvre atmosfære, som igen kan forårsage små, men vigtigt, ændrer mængden af ​​ozon i atmosfæren.

"Selvom disse ændringer er små, forståelse af dem er meget vigtig for korrekt at forstå, hvordan atmosfærens kemi fungerer, hvordan det ændrer sig over tid, og den indvirkning det har på klimaet, "Dr. Hendry siger.

Til deres seneste undersøgelse, forskerne brugte data fra GPS-satellitter til at se på, hvor mange elektroner EMIC-bølger kan banke ind i jordens atmosfære.

En generel regel i strålingsbælterne er, at ved lavere hastigheder, du har mange flere elektroner. Så, hvis minimumshastigheden for EMIC-bølgeinteraktionen sænkes, der er mange flere elektroner rundt for at interagere med bølger.

Ved at se på data fra satellitter, der overvåger, hvor mange elektroner der er i strålingsbælterne, og hvor hurtigt de går, forskerne har kunnet påvise, at man kan se antallet af elektroner i strålingsbælterne falde markant, når EMIC-bølger er omkring.

"Spændende, vi har også set ændringer i antallet af elektroner ved hastigheder, der er væsentligt lavere end den nuværende 'accepterede' minimumshastighed. Det betyder, at EMIC kan påvirke meget større antal elektroner, end vi tidligere troede var muligt. Klart, vi er nødt til at genoverveje, hvordan vi modellerer denne interaktion, og den indvirkning, den har på strålingsbælterne. Der er mange elektroner i strålingsbælterne, så det er ganske bemærkelsesværdigt at kunne banke nok af dem i atmosfæren til at foretage en mærkbar ændring.

"Dette har vist, at vi er nødt til at tage disse EMIC -bølger i betragtning, når vi tænker på, hvordan strålingsbælterne ændrer sig over tid, og hvordan disse ændringer i strålingsbæltet påvirker klimaet på Jorden."

Dr. Hendry siger, at virkningen af ​​EMIC-drevne elektroner på atmosfærisk kemi i øjeblikket ikke er omfattet af store klimamodeller, som forsøger at forudsige, hvordan Jordens klima vil ændre sig over tid, så det er meget vigtigt at sikre sig, at denne proces er forstået og inkluderet i disse modeller.

"Ændringerne er meget små i forhold til ting som menneskelig indvirkning på klimaet, men vi er nødt til at forstå hele billedet for korrekt at forstå, hvordan alt passer sammen. "