Спутниковая миссия обнаружила последствия извержения вулкана Тонга

Анализируя данные миссии НАСА Ionospheric Connection Explorer (ICON) и спутников Swarm ЕКА, ученые обнаружили, что через несколько часов после извержения в ионосфере (наэлектризованном верхнем слое атмосферы Земли) образовались ветры ураганной скорости и необычные электрические токи.

«Вулкан создал одно из крупнейших возмущений в космосе, которые мы видели в современную эпоху», — сказал Брайан Хардинг, физик из Калифорнийского университета в Беркли и ведущий автор статьи. «Это позволяет проверить плохо изученную связь между нижней атмосферой и космосом».

ICON был запущен в 2019 году для определения взаимодействия погоды на Земле с погодой из космоса — относительно новая идея, заменяющая предыдущие предположения о том, что только силы Солнца и космоса могут создавать погоду на краю ионосферы. В январе 2022 года, когда космический корабль пролетал над Южной Америкой, он наблюдал одно такое земное возмущение в ионосфере, вызванное вулканом в южной части Тихого океана.

«Эти результаты стали захватывающим взглядом на влияние событий на Земле на погоду в космосе, в дополнение к космической погоде, влияющей на Землю», — сказал Джим Спанн, руководитель отдела космической погоды отдела гелиофизики НАСА. «Понимание космической погоды в целом поможет смягчить ее воздействие на общество».

После извержения вулкана в небо поднялся гигантский шлейф газов, водяного пара и пыли. Взрыв создал большие возмущения давления в атмосфере, что привело к сильным ветрам. По мере расширения ветров вверх в более тонкие слои атмосферы, они начинали двигаться быстрее. Достигнув ионосферы и края космоса, ICON замерил скорость ветра до 450 миль в час, что сделало их самыми сильными ветрами на высоте ниже 120 миль, измеренными миссией с момента запуска.

В ионосфере экстремальные ветры повлияли на электрические токи. Частицы в ионосфере регулярно образуют электрический ток, текущий на восток - экваториальный электроджет, питаемый ветрами в нижних слоях атмосферы. После извержения экваториальный электроджет увеличился в 5 раз по сравнению с нормальной пиковой мощностью и резко изменил направление, двигаясь на запад в течение короткого периода времени.

«Удивительно, что электроджет сильно изменился из-за произошедшего на поверхности Земли», — сказала Джоанн Ву, физик из Калифорнийского университета в Беркли и соавтор нового исследования. «Подобное мы раньше наблюдали только с сильными геомагнитными бурями, которые представляют собой форму погоды в космосе, вызванную частицами и излучением Солнца».

Новое исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, расширяет понимание учеными влияния на ионосферу событий как земных, так и космических. Сильный экваториальный электроджет связан с перераспределением материала в ионосфере, что может нарушить работу GPS и радиосигналов, проходящих через регион.

Понимание, как эта сложная область атмосферы реагирует на мощные силы снизу и сверху, является ключевой частью исследований НАСА. Предстоящая миссия НАСА Geospace Dynamics Constellation (GDC) будет использовать флот небольших спутников, очень похожих на датчики погоды на земле, для отслеживания электрических токов и атмосферных ветров, проходящих через область. Лучше поняв, что влияет на электрические токи в ионосфере, ученые смогут подготовиться к прогнозированию серьезных проблем, вызванных такими возмущениями.