Исследователи собрали изображения мест эха или структур, содержащих плазменную турбулентность в тонкой ионосферной плазме на высоте около 110 километров (68 миль) над поверхностью Земли. Каждое изображение было снято прямо к небу, а яркий белый свет, видимый в верхней части некоторых кадров, исходит от Луны. Фото: Магнус Иварсен/TREx RGB
Ночью заряженные частицы Солнца, пойманные магнитосферой Земли, опускаются в атмосферу. Ударные частицы вырывают электроны из атомов в атмосфере, создавая одновременно красоту и хаос. Эти высокоэнергетические взаимодействия вызывают северное и южное сияние, но они также рассеивают радиосигналы, нанося ущерб наземной и спутниковой связи.
Ученые хотели бы отслеживать электрическую активность в ионосфере, измеряя распределение плазмы (форму, которую принимает вещество, когда положительные ионы отделяются от своих электронов), чтобы лучше предсказать, как электромагнитная энергия повлияет на связь.
Но анализ плазмы в ионосфере является сложной задачей, поскольку ее распределение быстро меняется, а ее движения часто непредсказуемы. Кроме того, физика столкновений чрезвычайно затрудняет обнаружение истинного движения в нижней ионосфере.
Используя набор данных радиолокационной системы под названием ICEBEAR (ионосферный бистатический экспериментальный авроральный радар непрерывной волны E-области), Магнус Иварсен и его коллеги применили новый алгоритм, который может обнаруживать кластеры радиолокационных эхо-сигналов, указывающих на плазменные структуры размером до метра в поперечнике, и отслеживать их движение. в ионосфере. По движению этих структур исследователи могут сделать вывод о свойствах электрического поля, вызывающего их движение.
Исследователи протестировали свою систему, используя данные за те дни, когда ионосферную активность было трудно проанализировать обычными методами. Результаты соответствовали результатам одновременных спутниковых измерений на низкой околоземной орбите, которые в настоящее время предлагают один из немногих способов понять эти высокоэнергетические взаимодействия. Исследование опубликовано в Журнале геофизических исследований: Космическая физика.
Исследователи заключают, что объединение данных высокого разрешения ICEBEAR с новым алгоритмом позволяет отслеживать движение всплесков электрического поля. Однако они отмечают, что некоторые из этих всплесков могут быть слишком быстрыми или локализованными для того, чтобы алгоритм мог их обработать, поэтому дальнейшее совершенствование метода выявления шаблонов с большей нюансировкой является естественным следующим шагом.
Результаты могут помочь ученым предсказать, когда и как связь будет нарушена. В сочетании с методами компьютерного зрения они также могут помочь ученым разработать методы связи, устойчивые к электромагнитной активности в космосе.
Информация от: Американским геофизическим союзом.
