Artist's impression van de aurora's van de aarde. Afbeelding tegoed: NASA Klik om te vergroten
Wetenschappers van NASA en de National Science Foundation ontdekten een manier om grond- en ruimteobservaties te combineren om een ongekend beeld te krijgen van verstoringen van de bovenste atmosfeer tijdens ruimtestormen.
Grote, wereldwijde verstoringen lijken op koude weerfronten. Ze vormen zich in de geëlektrificeerde bovenste atmosfeer van de aarde tijdens ruimtestormen. De storingen zijn het gevolg van pluimen van geëlektrificeerd plasma die zich in de ionosfeer vormen. Wanneer de plasmapluimen over het hoofd gaan, belemmeren ze de radiocommunicatie met lage en hoge frequentie en vertragen ze de navigatiesignalen van het Global Positioning System.
"Voorheen leken het willekeurige gebeurtenissen", zegt John Foster, adjunct-directeur van het Haystack Observatory van het Massachusetts Institute of Technology. Hij is hoofdonderzoeker van de door de Stichting ondersteunde Millstone Hill Observatory, Wesford, Massachusetts.
"Mensen wisten dat er een ruimtestorm was die hun systeem moet hebben verstoord, maar ze wisten niet waarom", zei Tony Mannucci, groepssupervisor van ionosferische en atmosferische teledetectie bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië. "Nu weten we dat niet alleen chaos; er is oorzaak en gevolg. We beginnen het volledige plaatje samen te stellen, waardoor we uiteindelijk ruimtestormen kunnen voorspellen. ”
Het voorspellen van ruimteweer is een hoofddoel van het National Space Weather Program waarbij NASA, de stichting en verschillende andere federale instanties zijn betrokken. De visie die onderzoekers creëerden, stelde hen in staat de beweging van de pluimen te koppelen aan processen die plasma in de ruimte vrijgeven. "Het ontdekken van deze link is alsof het ontdekken van de beweging van koude fronten verantwoordelijk is voor plotselinge onweersbuien", zegt Jerry Goldstein, hoofdwetenschapper van het Southwest Research Institute, San Antonio.
Aangezien het voorkomen van plasmapluimen in de ionosfeer de GPS-signalen verstoort, bieden ze een continue bewaking van deze storingen. Onderzoekers ontdekten een verband tussen GPS-gegevens en satellietbeelden van de plasmasfeer. De plasmasfeer is een plasmawolk rond de aarde boven de ionosfeer. Het wordt waargenomen van NASA's Imager for Magnetopause naar Aurora Global Exploration-satelliet. De onderzoekers ontdekten dat de beweging van de ionosferische pluimen overeenkwam met de uitstoot van plasma uit de plasmasfeer tijdens ruimtestormen.
Door de gecombineerde waarnemingen kon een onderliggend beeld worden opgebouwd van de processen tijdens ruimtestormen, wanneer het magnetische veld van de aarde wordt gebufferd door heet plasma van de zon. Terwijl het zonneplasma voorbij waait, genereert het een elektrisch veld dat wordt overgedragen naar de plasmasfeer en de ionosfeer. Dit elektrische veld stuwt het ionosferische en het plasmasferische plasma de ruimte in. Voor het eerst kunnen wetenschappers het in de ionosfeer waargenomen plasma rechtstreeks verbinden met de plasmasfeerpluimen die vele duizenden kilometers de ruimte in reiken.
"We weten ook dat deze verstoringen het vaakst optreden tussen de middag en de schemering, en tussen de middelste en hoge breedtegraden, vanwege de globale structuur van de elektrische en magnetische velden tijdens ruimtestormen", zegt Anthea Coster van het Haystack Observatory. "Op grond en ruimte gebaseerde metingen en in situ stellen wetenschappers in staat de ionosfeer-thermosfeer-magnetosfeer te begrijpen als een gekoppeld systeem."
De pluimen verminderen GPS-signalen op twee manieren. Ten eerste veroorzaken ze een positiefout doordat de voortplanting van GPS-signalen in de tijd wordt vertraagd. Ten tweede zorgen de turbulentie die ze genereren ervoor dat ontvangers het signaal verliezen door een effect dat bekend staat als scintillatie. Het lijkt op het schijnbare fonkelen van sterren als gevolg van atmosferische turbulentie.
Onderzoekers presenteren de bevindingen vandaag tijdens de bijeenkomst van de American Geophysical Union in San Francisco, Californië. Ga voor meer informatie over ruimteweer en ander onderzoek op internet naar:
http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/cold_front.html
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
