Bilim insanları atmosferde beklenmedik X ve C şeklinde yapılar tespit ettiler. Bunları açıklamakta zorlanıyorlar

Bilim insanları atmosferde beklenmedik X ve C şeklinde yapılar tespit ettiler. Bunları açıklamakta zorlanıyorlar

Her gün, önemli iletişim ve navigasyon uydularından gelen radyo sinyalleri, iyonosfer olarak bilinen Dünya atmosferinin bir katmanından serbestçe geçer.

Başımızın 50 ila 400 mil (80 ila 643 kilometre) üzerinde, bazı iletişim uydularının yörüngede olduğu uzayın en alt noktalarının hemen altında yüzen, üst atmosferdeki bu bölge aynı zamanda birçok çözülmemiş bulmacaya da ev sahipliği yapıyor; bunlardan biri de, radyo sinyallerinin gezegenimizdeki yaşamı sorunsuz bir şekilde sürdürmesi için yaptığı her şeyi engelleme potansiyeline sahip alfabetik bir bulmaca.

Gökbilimciler, bir süredir, güneş fırtınalarından sonra iyonosferin plazmasında (yüklü parçacıklardan oluşan bir deniz) X şeklinde tepe benzeri oluşumların ortaya çıkabileceğini biliyorlar.

Dünya'daki volkanik olaylar ve aşırı hava koşulları da bu fenomene neden olabilir. Ocak 2022'deki Hunga Tonga-Hunga Ha'apai patlaması gibi büyük patlamalar, uzaya bile ulaşan parçacıkları Dünya atmosferine fırlatır. Fırtınalar ve kasırgalar iyonosfere ulaşan basınç dalgaları yaratabilir.

Bu arada, bu aktif dönemlerde geceleri, güneşin radyasyonu o kadar güçlü olmadığında, iyonosferde düşük yoğunluklu kabarcıklar da ortaya çıkar.

Uydu verileri her zaman iyonosferde meydana gelenlerin tam resmini yakalayamadı, ancak NASA'nın GOLD görevi, uzaydan Batı Yarımküre üzerindeki atmosfer katmanının kuşbakışı görünümünü elde etti ve farklı faktörlerin iyonosferde bozulmalara nasıl neden olduğunu ortaya koydu.

Şimdi, GOLD görevi tarafından toplanan verileri inceleyen gökbilimciler, yeni bir araştırmaya göre, şaşırtıcı bir şekilde atmosferik bozulmaların olmadığı "sessiz zamanlarda" ortaya çıkmış gibi görünen X'ler ve daha önce hiç görülmemiş C'ler şeklinde benzer özellikler buldular. Bulgular, alışılmadık yapıların nasıl oluşabileceği ve potansiyel etkileri hakkında bilinenleri altüst ediyor.

NASA'nın Maryland, Greenbelt'teki Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde iyonosferi inceleyen bir araştırma bilimcisi olan Jeffrey Klenzing, görevin verilerinin bilim insanlarının "Dünya atmosferinin ne kadar karmaşık olduğunu" görmelerine yardımcı olduğunu ve iyonosferdeki alfabetik biçimli bozulmaların arkasında belirgin bir neden olmasa bile beklenenden daha değişken olduğunu gösterdiğini söyledi.

"Bunun her zaman gerçekleştiğinden şüpheleniyorum," dedi. "Ve aslında sorun, bunun gerçekleştiğini gerçekten görebilmek için yeterli veriye sahip olmamamızdı."

Harf biçimli olguları daha iyi anlamak, bilim insanlarının iyonosfer ile hava durumu arasındaki dinamikleri ve etkileşimin Dünya'daki insanlar ve sistemler için nasıl riskler oluşturabileceğini açığa çıkarmalarına yardımcı olabilir.

X biçimli tepeler

İyonosfer her zaman mükemmel bir şekilde pürüzsüz bir gaz tabakası değildir ve sürekli değişmektedir. Güneş ışığı ona çarptığında elektriklenir. Güneş radyasyonu, radyo iletişimlerinin uzun mesafeler boyunca seyahat etmesini sağlayan plazmayı oluşturmak için elektronları atomlardan ve moleküllerden ayırır.

Ancak NASA'ya göre, güneş geceleri söndükçe iyonosfer incelir ve bir zamanlar yüklü parçacıklar yerleşerek nötr parçacıklar haline gelir. Bu, iyonosferde kabarcıkların oluşabileceği zamandır.

Dünya'nın manyetik alan çizgileri ayrıca atmosferde serbestçe yüzen yüklü parçacıkları ekvatorun kuzeyinde ve güneyinde tepeler olarak bilinen iki yoğun banda taşır.

Çeşitli yoğunlukları göz önüne alındığında, iyonosfer içinde farklı şekillere benzeyen tepeler ve kabarcıklar iletişim ve GPS sinyallerinde parazite neden olabilir.

GOLD veya Uzuv ve Diskin Küresel Ölçekli Gözlemleri görevi, Ocak 2018'de fırlatıldığından beri iyonosferi izliyor. Uydu, gezegenimizin döndüğü hızda Dünya'nın etrafında dönerek uzay aracının Batı Yarımküre üzerinde sürekli bir havada kalmasını sağlar.

GOLD, X ve C şeklindeki özelliklerin en belirgin işaretlerini 2019, 2020 ve 2021'de ve beklenmedik yerlerde tespit etti. Kanıtlar, araştırmacıların X'ler ve C'lerin gelecekteki iletişim sinyalleri üzerindeki potansiyel etkilerini sorgulamasına neden oluyor.

Journal of Geophysical Research: Space Physics'te yayınlanan X şekilleriyle ilgili bir çalışmanın baş yazarı olan Fazlul Laskar, "NASA'nın GOLD görevi, alfabetik şekilleri açıkça gözlemleyen ilk görevdir" dedi.

Colorado Üniversitesi Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı'nda araştırma bilimcisi olan Laskar, "Bu şekiller, iyonosferin zaman zaman çok dinamik olabileceğini ve beklenmedik yapılar gösterebileceğini ortaya koyuyor" diye ekledi. "Ayrıca, daha düşük atmosferik havanın iyonosfer üzerinde muazzam bir etkiye sahip olabileceğini de gösteriyor."

Laskar, GOLD'un X'lerin "jeomanyetik sessiz koşullar sırasında" oluştuğuna dair birden fazla örneği gözlemlemesinin - daha önce güneş fırtınaları veya karasal hava koşulları gibi atmosferik bozulmalar sırasında görülmeleri yerine - bilim insanlarına şekillerin oluşumundan sorumlu başka bir mekanizma olması gerektiğini söylediğini söyledi. Çalışmaya göre, bilgisayar modelleri, plazmayı aşağıya doğru çeken alt atmosferdeki değişikliklere olası bir açıklama olarak işaret ediyor.

Klenzing, "X'in (görünümü) tuhaf çünkü çok daha fazla yerelleştirilmiş itici faktör olduğunu ima ediyor," dedi. Nisan ayındaki çalışmada yer almadı. "Bu, aşırı olaylar sırasında bekleniyor, ancak 'sessiz zaman' sırasında görülmesi, alt atmosfer aktivitesinin iyonosferik yapıyı önemli ölçüde yönlendirdiğini gösteriyor."

Daha önce hiç görülmemiş C kabarcıkları

GOLD ayrıca, diğer faktörlerden etkilenebilecek C şeklinde plazma kabarcıkları gözlemledi.

Tipik olarak, plazma kabarcıkları uzun ve düzdür çünkü Dünya'nın manyetik alan çizgileri boyunca oluşurlar. Ancak kabarcıkların bazıları, C'ler veya ters C'ler gibi görünen kavisli şekillere benzer ve bilim insanları bunların Dünya'nın rüzgarları tarafından şekillendirilebileceğini düşünüyor.

Araştırma modellerine göre, C şekilleri rüzgarlar irtifa ile artarsa oluşabilirken, ters C'ler rüzgarlar irtifa ile azalırsa oluşabilir.

Klenzing, "Bu, rüzgarlı bir alanda büyüyen bir ağaca biraz benziyor," dedi. "Rüzgarlar genellikle doğuya doğru eserse, ağaç eğilmeye ve o yönde büyümeye başlar."

Ancak GOLD, Kasım 2023'te Journal of Geophysical Research: Space Physics'te yayınlanan bir çalışmaya göre, C şeklinde ve ters C şeklinde plazma kabarcıklarını alışılmadık derecede yakın bir şekilde gözlemledi, sadece yaklaşık 400 mil (644 kilometre) uzaklıkta veya Baltimore ile Boston arasındaki yaklaşık mesafede.

Colorado Üniversitesi Atmosfer ve Uzay Fiziği Laboratuvarı'nda araştırma bilimcisi olan Deepak Karan, "Bu kadar yakın mesafede, bu iki zıt şekilli plazma kabarcığı hiç düşünülmemiş, hiç görüntülenmemişti" dedi. Karan, GOLD görevinde çalışıyor ve C şeklinde çalışmanın baş yazarı ve X şeklinde çalışmanın ortak yazarı.

Karan, kasırga benzeri aktivite, rüzgar kesmesi veya bir girdap atmosferde türbülans yaratarak bu kadar küçük bir alanda değişen rüzgar desenlerine neden olabilir dedi. Ancak bu kadar zıt yapıdaki kabarcıkları bu kadar yakın bir şekilde görmeyi asla beklemiyorlardı.

Klenzing, "Bu kadar yakın bir arada bulunan çok farklı şekillerdeki baloncuklara sahip olmamız, atmosferin dinamiklerinin beklediğimizden daha karmaşık olduğunu gösteriyor," dedi.

GOLD şimdiye kadar sadece iki yakın eşleşme örneği gözlemledi, ancak C şeklindeki baloncuklar iletişimi bozma potansiyeline sahip.

Karan, "Bunun neden olduğunu bulmak gerçekten önemli," dedi. "Plazmada bir girdap veya çok güçlü bir kayma meydana gelirse, bu, plazmayı o bölge üzerinde tamamen bozacaktır. Bu gibi güçlü bir bozulma ile sinyaller tamamen kaybolacaktır."

Karan, saatlerce sürebilen bu girdapların, Dünya'nın alt atmosferinde meydana gelen kasırgalara benzediğini, ancak bilim insanlarının çözemediği bulmacanın yapıların "sessiz zaman" sırasında iyonosferde nasıl oluştuğu olduğunu söyledi.

"Bu plazma baloncuk oluşumlarının gizemini çözmek sadece bilimsel bir merak değil, aynı zamanda iletişim ve navigasyon sistemleri üzerindeki olumsuz etkileri azaltmak için pratik bir öneme de sahip," dedi.

Karan, mevcut modelleme araçlarıyla baloncukların birbirine bu kadar yakın nasıl oluştuğunu anlamaya yönelik girişimlerin başarısız olduğunu söyledi. Araştırmayı yayınlayarak ve tüm olası oluşum mekanizmalarını dahil ederek bilim camiasının gizemi çözmek için bir araya gelebileceğini umuyor.

Altın bir veri hazinesi

GOLD görevi, yörüngesi nedeniyle iyonosferdeki beklenmedik özellikleri yakalamak için oldukça uygun. Önceki uydu görevleri bir olayın yalnızca küçük bir parçasını tek boyutta yakalayabilirken, GOLD saatler boyunca bir olayın birden fazla görüntüsünü alabilir, dedi Laskar. Ve gelecekte GOLD'un verilerinde daha da şaşırtıcı özelliklerin ortaya çıkmasını bekliyor.

Karan, "Bu kadar geniş görüş ve sürekli ölçümler sayesinde GOLD, iyonosferdeki bu gizemleri gözlemlememize olanak sağladı," dedi.

Bu atmosferik katman hakkında cevapsız kalan birçok soru olduğunu, örneğin alt atmosferdeki değişikliklerin ve güneş aktivitesinin iyonosferdeki yüklü parçacıkların hareketini nasıl etkilediğini söyledi.

Güneş fırtınalarının, güneşin 11 yıllık döngüsünün zirvesine, yani güneş maksimumuna yaklaşması nedeniyle artabileceği göz önüne alındığında, gökbilimciler ayrıca iyonosferin bileşiminin olaylar sırasında nasıl değiştiğini daha iyi anlamak istiyorlar çünkü yüklü parçacıkların ani dalgalanmaları uydular üzerindeki sürtünmeyi artırabilir ve ömürlerini kısaltabilir, dedi Karan.

Elektrik akımları da iyonosferde akar ve güneş fırtınaları sırasında elektrik akımındaki artış, Dünya'daki iletim hatlarına ve topraklama trafolarına zarar verebilir, dedi.

10 Mayıs'ta Dünya'yı vuran jeomanyetik fırtına sırasında, traktör şirketi John Deere, hassas tarım için GPS'e güvenen bazı müşterilerin bir kesinti yaşadığını bildirdi.

John Deere'de kıdemli ürün müdürü olan Tim Marquis, yaptığı açıklamada, "Tarım sektöründeki en büyük etki GPS kılavuz sistemlerine odaklandı" dedi. "GPS alıcıları, yörüngedeki bir uydudan gelen bir metronomun ritmi gibi, düzenli aralıklarla bir sinyal alındığında çalışır. Güneş fırtınaları sırasında, bu sinyal yüklü parçacıklardan oluşan bir 'sis'e çarpar ve kaybolabilir. Ve makineler bu girişim nedeniyle tam olarak nerede olduklarını bilemezler."

Laskar, 10 Mayıs jeomanyetik fırtınası sırasında GOLD verilerinin incelenmesinden elde edilen bekleyen sonuçların, gökbilimcilerin bir uzay hava durumu tahmin sistemi geliştirmesine yardımcı olabileceğini söyledi.

"Sahip olmamız gereken bir şey, GPS sinyallerinde ne zaman sorun yaşayacağımızı ve felaketle sonuçlanacak çarpışmaları önlemek için uydu yörüngelerinin ne zaman ayarlanması gerekebileceğini bize söyleyebilecek bir uzay hava durumu tahmin sistemidir" dedi.

Dünya'da bir GPS sinyalini kaybetmek, yalnızca hiç gitmedikleri bir yeri bulmaya çalışan insanlar için can sıkıcı değildir. Navigasyon sinyalleri nakliye, taşımacılık, tarım ve inşaatta da yaygın olarak kullanılır.

Karan, baloncuklar, tepeler veya güneş fırtınaları iyonosferdeki plazma dağılımını bozduğunda, atmosfer katmanından geçen radyo sinyallerinin değişebileceğini, kaybolabileceğini veya kaybolabileceğini söyledi.

"Uçaklarda, gemilerde ve otomobillerde GPS sinyallerinin aniden kaybolması nedeniyle yaşamı tehdit eden etkiler olabilir ki bu hayal etmesi bile korkutucu" dedi.

GOLD ve gelecekteki görev konseptleri, bilim insanlarının yakın zamanda gözlemlenen bu X ve C özelliklerinin ardındaki fenomenleri daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir ve hatta belki de bu tür değişiklikleri iyonosferde meydana gelmeden önce tahmin edebilir.

Laskar, "İyonosferik araştırmacılar için zorluklardan biri, sonunda dinamiklerini önceden tahmin edebilmektir" dedi, "böylece GPS sinyali kaybına ve uydu iletişimlerindeki kesintilere hazırlıklı olabiliriz."

Kaynak: CNN