Η ιονόσφαιρα είναι ένα στρώμα από φορτισμένα σωματίδια στην ατμόσφαιρα της Γης. Πηγή: NASA
Επιστήμονες της NASA και τριών πανεπιστημίων παρουσίασαν νέα στοιχεία σχετικά με το πώς εκδηλώνεται η θερμότητα και η ενέργεια στην ιονόσφαιρα, το κομμάτι εκείνο της ατμόσφαιρας που αλληλεπιδρά τόσο με τη Γη, όσο και με το διάστημα.
Η ιονόσφαιρα αποτελείται από θετικά και αρνητικά φορτισμένα ιόντα από την υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου και έχει ένα περίπλοκο σύστημα ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Οι αλλαγές στο διαστημικό καιρό αλληλεπιδρούν με την ιονόσφαιρα και προκαλούν εμφανείς επιπτώσεις στην Γη, φαινόμενα όπως το Πολικό Σέλας, καθώς και προβλήματα στους δορυφόρους και τις τηλεπικοινωνίες.
Αλλαγές στην ιονόσφαιρα προκαλούνται κυρίως από την ηλιακή δραστηριότητα. Παρόλο που σε εμάς εμφανίζεται στατική, η ηλιακή δραστηριότητα είναι δυναμική. Αν παρατηρηθεί ο ήλιος σε υπεριώδες μήκος κύματος αποκαλύπτεται μια συνεχής δραστηριότητα, συμπεριλαμβανομένων και εκρήξεων φωτός.
Περιστασιακά ο Ήλιος απελευθερώνει τεράστια σύννεφα σωματιδίων και μαγνητικών πεδίων που εκρήγνυνται με ταχύτητα μεγαλύτερη από 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα την ώρα. Όταν οι επονομαζόμενες στεμματικές εκτοξεύσεις μάζας φτάνουν στη Γη, τα μαγνητικά τους κύματα αλληλεπιδρούν με τη μαγνητόσφαιρα (το μαγνητικό πεδίο της Γης), τη συμπιέζουν και τροποποιούν το σχήμα της. Το φαινόμενο αυτό είναι που μεταφέρει ενέργεια στο γήινο ατμοσφαιρικό σύστημα προκαλώντας μια αλυσιδωτή αντίδραση στο ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο, απελευθερώνοντας σωματίδια που είναι παγιδευμένα τα οποία με τη σειρά τους προκαλούν το Πολικό Σέλας.
Το εντυπωσιακό Πολικό Σέλας
Όμως η μεταφορά της ενέργειας στην ατμόσφαιρα δεν είναι πάντα τόσο αθώα. Μπορεί επίσης να θερμάνει την ανώτερη ατμόσφαιρα – όπου βρίσκονται σε χαμηλή τροχιά δορυφόροι – με αποτέλεσμα να επεκτείνει την ατμόσφαιρα σαν ένα μπαλόνι με θερμό αέρα. «Αυτή η διόγκωση μπορέι να παρασύρει δορυφόρους, διαταράσσοντας τις τροχιές τους και να καταστήσει δύσκολοτερη την παρακολουθήση τους», αναφέρει η επιστήμονας Delores Knipp.
Το φαινόμενο αυτό μπορεί να λειτουργήσει όμως και από την ανάποδη, καθώς μπορεί να προκαλέσει μια χημική αντίδραση που παράγει μονοξείδιο του αζώτου στην ανώτερη ατμόσφαιρα, ψύχοντάς την απότομα. Η ταχεία απώλεια ενέργειας εξουδετερώνει την προηγούμενη επέκταση, προκαλώντας την ανώτερη ατμόσφαιρα να καταρρεύσει κάτω, μερικές φορές σε μια ακόμη μικρότερη κατάσταση από ό,τι ξεκίνησε, αφήνοντας τους δορυφόρους να ταξιδεύουν μέσα από περιοχές χαμηλότερης πυκνότητας από ό,τι αναμενόταν.
Αλλαγή στην τροχιά των δορυφόρων από τις στεμματικές εκτοξεύσεις μάζας του Ήλιου
«Η διαδικασία μεταφοράς ενέργειας αποδεικνύεται ότι είναι πολύ παρόμοια με τον τρόπο που σχηματίζονται οι κεραυνοί κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας», δήλωσε ο Bob Robinson, επιστήμονας στο Goddard της NASA. Κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, η συσσώρευση της διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού -που ονομάζεται τάση- μεταξύ ενός νέφους και του εδάφους οδηγεί σε μια ξαφνική, βίαιη εκκένωση αυτής της ηλεκτρικής ενέργειας με τη μορφή κεραυνού. Αυτή η εκκένωση μπορεί να συμβεί μόνο αν υπάρχει ένα ηλεκτρικά αγώγιμο μονοπάτι μεταξύ του νέφους και του εδάφους.
«Η επίγεια αστραπή διαρκεί μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου, ενώ η «αστραπή» μαγνητόσφαιρας – ιονόσφαιρας διαρκεί για αρκετές ώρες και το ποσό της ενέργειας που μεταφέρεται είναι εκατοντάδες έως και χιλιάδες φορές μεγαλύτερο», αναφέρει ο επικεφαλής ερευνητής Robinson.
Η διαδικασία μεταφοράς ενέργειας είναι παρόμοια με αυτή των κεραυνών
Αν και οι επιστήμονες σημειώνουν πρόοδο στην κατανόηση των βασικών διαδικασιών που καθορίζουν τις αλλαγές στην ιονόσφαιρα και κατ’ επέκταση επηρεάζουν τη Γη, υπάρχουν ακόμη πολλά που μένουν να ανακαλυφθούν. Το 2017, η NASA θα ξεκινήσει δύο αποστολές να ερευνήσει περαιτέρω αυτή τη δυναμική περιοχή της ατμόσφαιρας.
«Η ιονόσφαιρα δεν αντιδρά μόνο στην εισαγωγή ενέργειας από ηλιακές καταιγίδες», δήλωσε ο Scott England, επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. «Οι επίγειες καιρικές συνθήκες, όπως άνεμοι και τυφώνες, μπορούν να διαμορφώσουν την ατμόσφαιρα και την ιονόσφαιρα, αλλάζοντας τον τρόπο με τον οποίο αντιδρούν στο διαστημικό καιρό».
