Обнаружено, что извержение подводного вулкана Тонга нарушило спутниковые сигналы на другом конце света

  • Пользователь Алексей Коровин опубликовал
  • 25 мая 2023 г., 13:18:37 MSK
  • 0 комментариев
  • 35 просмотров
Исследователи обнаружили, что извержение вулкана Хунга-Тонга было связано с образованием экваториального плазменного пузыря в ионосфере - явления, связанного с нарушением спутниковой связи. Их выводы также предполагают, что давно существовавшая атмосферная модель должна быть пересмотрена.

Международная команда использовала спутниковые и наземные наблюдения за ионосферой, чтобы продемонстрировать, что волна воздушного давления, вызванная извержениями вулканов, может привести к образованию экваториального плазменного пузыря (EPB) в ионосфере, что серьезно нарушит спутниковую связь. Их выводы были опубликованы в журнале Научные отчеты.

Ионосфера - это область верхних слоев атмосферы Земли, где молекулы и атомы ионизируются солнечным излучением, создавая положительно заряженные ионы. Область с наибольшей концентрацией ионизированных частиц называется F-областью, расположенной на высоте от 150 до 800 км над поверхностью Земли. Область F играет решающую роль в радиосвязи на большие расстояния, отражая и преломляя радиоволны, используемые спутниковыми системами слежения и GPS, обратно к поверхности Земли.

Эти важные передачи могут быть нарушены из-за нарушений в F-области. В течение дня ионосфера ионизируется ультрафиолетовым излучением Солнца, создавая градиент плотности электронов с наибольшей плотностью вблизи экватора. Однако нарушения этого процесса, такие как движение плазмы, электрические поля и нейтральные ветры, могут привести к образованию локализованной неоднородности с повышенной плотностью плазмы. Эта область может расти и эволюционировать, создавая пузырчатую структуру, называемую EPB. EPB может задерживать радиоволны и ухудшать работу GPS.

Поскольку на эти градиенты плотности могут влиять атмосферные волны, долгое время выдвигалась гипотеза, что они образуются в результате земных событий, таких как вулканическая активность. Для международной команды, возглавляемой назначенным доцентом Ацуки Шинбори (he, him) и профессором Йошизуми Миеси (he, him) из Института космических исследований окружающей среды Земли (ISEE) Университета Нагои, в сотрудничестве с NICT, Университетом электросвязи, Университетом Тохоку, Университетом Канадзавы, Киото Университета и ISAS, извержение вулкана Тонга предоставило им прекрасную возможность проверить эту теорию.

Извержение вулкана Тонга стало крупнейшим подводным извержением в истории. Это позволило команде проверить свою теорию, используя спутник Arase для обнаружения явлений EPB, спутник Himawari-8 для проверки первоначального поступления волн воздушного давления и наземные наблюдения за ионосферой для отслеживания движения ионосферы. Они наблюдали нерегулярную структуру электронной плотности по всему экватору, которая возникла после прихода волн давления, вызванных извержением вулкана.

"Результаты этого исследования показали, что ЭПБ генерируются в ионосфере от экваториальных до низких широт в Азии в ответ на появление волн давления, вызванных подводными извержениями вулканов у берегов Тонги", - сказал Шинбори.

Группа также сделала удивительное открытие. Впервые они показали, что колебания ионосферы начинаются на несколько минут - несколько часов раньше, чем волны атмосферного давления, участвующие в образовании плазменных пузырьков. Это может иметь важные последствия, поскольку предполагает, что давно существующая модель взаимодействия геосферы, атмосферы и космосферы, которая утверждает, что ионосферные возмущения происходят только после извержения, нуждается в пересмотре.

"Наше новое открытие заключается в том, что возмущения ионосферы наблюдаются за несколько минут или часов до первоначального прихода ударных волн, вызванных извержением вулкана Тонга", - сказал Шинбори. "Это говорит о том, что распространение быстрых атмосферных волн в ионосфере вызвало возмущения в ионосфере до первоначального появления ударных волн. Следовательно, модель нуждается в пересмотре, чтобы учесть эти быстрые атмосферные волны в ионосфере".

Они также обнаружили, что EPB распространился гораздо дальше, чем предсказывали стандартные модели. "Предыдущие исследования показали, что образование плазменных пузырьков на таких больших высотах является редким явлением, что делает это очень необычным явлением", - сказал Шинбори. "Мы обнаружили, что ЭПБ, образовавшийся в результате этого извержения, достиг космоса даже за пределами ионосферы, что говорит о том, что нам следует обратить внимание на связь между ионосферой и космосферой, когда происходят экстремальные природные явления, такие как событие на Тонге".

"Результаты этого исследования важны не только с научной точки зрения, но и с точки зрения космической погоды и предотвращения стихийных бедствий", - сказал он. "В случае крупномасштабного события, такого как извержение вулкана Тонга, наблюдения показали, что дыра в ионосфере может образоваться даже в условиях, которые считаются маловероятными при нормальных обстоятельствах. Такие случаи не были учтены в моделях прогноза космической погоды. Это исследование внесет вклад в предотвращение сбоев спутникового вещания и связи, связанных с возмущениями ионосферы, вызванными землетрясениями, извержениями вулканов и другими событиями".

Комментарии

0 комментариев