В форме булочки с корицей: ракета NASA раскрыла секрет плотных плазменных слоев над Землей

Исследователи обнаружили сложную внутреннюю структуру спорадических E-слоев ионосферы при анализе данных с ракеты-зонда NASA. Работа помогает уточнить механизмы формирования этих радиопоглощающих облаков, но пока не доказывает точную причину их деформации.

Фото: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Picture_by_Hubble_Space_Telescope_crop.jpg by NASA, ESA, and M. Livio and the Hubble 20th Anniversary Team (STScI)

Вселенная

Спорадические E-слои представляют собой плотные скопления ионизированных металлов (железа и магния), которые попадают в верхние слои атмосферы вместе с метеорной пылью. Они возникают на высоте около 100 километров, где нейтральные газы превращаются в плазму. Эти слои работают как гигантские зеркала: они отражают радиоволны, что вызывает помехи в дальней связи, создает "ложные цели" на радарах и снижает точность GPS в смартфонах.

Для изучения явления команда из Университета Эмбри-Риддл использовала ракету SpEED Demon. В отличие от предыдущих миссий, которые измеряли параметры среды только вдоль одной линии траектории, этот аппарат выпустил четыре зонда-дропсонды. Вместе с основным модулем они одновременно зафиксировали состояние плазмы в пяти разных точках слоя.

Анализ данных показал, что E-слои не являются однородными "блинами". Напротив, они имеют неоднородную структуру, напоминающую "булочку с корицей", и подвержены влиянию турбулентных ветров. В ходе полета слой даже разделился на два отчетливых пика. Авторы полагают, что такая форма возникла из-за неустойчивости Кельвина — Гельмгольца, которая создает волнообразные завихрения, подобные тем, что видны в обычных облаках.

Астроном Павел Громов поясняет, что многоточечные измерения позволяют перейти от одномерного среза к объемному представлению структуры ионосферы. Это критически важно для понимания того, как именно плазменные неоднородности искажают сигналы, идущие из космоса к наземным приемникам.

Результаты исследования носят предварительный характер, так как ракета не измеряла локальные ветры и электрические поля напрямую. Чтобы подтвердить гипотезу о волновых завихрениях, потребуются дополнительные данные. В дальнейшем ученые планируют использовать аналогичный метод многоточечного зондирования для изучения ионосферы в низких широтах.