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Le vol d’oiseau de GOLD révèle la dynamique de l’interface de la Terre avec l’espace

by Nouvelles

Les processus dans la haute atmosphère terrestre créent des bandes de couleurs vives connues sous le nom de lueur d’air, comme on le voit ici dans une image prise depuis la Station spatiale internationale. Crédit : NASA

De nouvelles recherches utilisant les données de la mission Global-scale Observations of the Limb and Disk, ou GOLD, de la NASA, ont révélé un comportement inattendu dans les bandes de particules chargées qui bandent l’équateur de la Terre, probablement grâce à la vision globale à long terme de GOLD, la première de ses genre pour ce type de mesure.


L’OR est en orbite géostationnaire, ce qui signifie qu’il orbite autour de la Terre au même rythme que la planète tourne et « survole » le même endroit au-dessus de sa tête. Cela permet à GOLD de surveiller la même zone pour les changements au fil du temps à travers la longitude et la latitude, ce que la plupart des satellites qui étudient la haute atmosphère ne peuvent pas faire.

“Puisque GOLD est sur un satellite géostationnaire, nous pouvons capturer l’évolution temporelle 2D de ces dynamiques”, a déclaré le Dr Xuguang Cai, chercheur à l’Observatoire de haute altitude de Boulder, Colorado, et auteur principal d’un nouveau document de recherche.

GOLD se concentre sur des parties de la haute atmosphère terrestre s’étendant d’environ 50 à 400 milles d’altitude, y compris une couche neutre appelée thermosphère et les particules chargées électriquement qui composent l’ionosphère. Contrairement aux particules neutres dans la majeure partie de l’atmosphère terrestre, les particules chargées de l’ionosphère répondent aux champs électriques et magnétiques qui traversent l’atmosphère et l’espace proche de la Terre. Mais parce que les particules chargées et neutres sont mélangées, quelque chose qui influence une population peut également avoir un impact sur l’autre.

Cela signifie que l’ionosphère et haute atmosphère sont façonnés par une multitude de facteurs complexes, notamment les conditions météorologiques spatiales, telles que les tempêtes géomagnétiques, provoquées par le Soleil, et la météorologie terrestre. Ces régions servent également d’autoroute pour bon nombre de nos signaux de communication et de navigation. Les changements dans la densité et la composition de l’ionosphère peuvent brouiller les signaux qui la traversent, comme la radio et le GPS.

La forme du champ magnétique terrestre (représenté par des lignes oranges dans cette visualisation de données) près de l’équateur éloigne les particules chargées (bleues) de l’équateur, créant deux bandes denses juste au nord et au sud de l’équateur connues sous le nom d’anomalie d’ionisation équatoriale. Crédit : Studio de visualisation scientifique de la NASA

De son point de vue sur un satellite de communication commercial en orbite géostationnaire, GOLD effectue des observations de l’ionosphère à l’échelle de l’hémisphère environ toutes les 30 minutes. Cette vue à vol d’oiseau sans précédent donne aux scientifiques de nouvelles perspectives sur l’évolution de cette région.

Mouvement mystérieux

L’une des caractéristiques les plus distinctives de l’ionosphère nocturne sont les bandes jumelles de particules chargées denses de chaque côté de l’équateur magnétique terrestre. Ces bandes, appelées anomalie d’ionisation équatoriale, ou EIA, peuvent changer de taille, de forme et d’intensité, en fonction des conditions dans l’ionosphère.

Les bandes peuvent également changer de position. Jusqu’à présent, les scientifiques se sont appuyés sur les données capturées par les satellites traversant la région, en faisant la moyenne des mesures sur des mois pour voir comment les bandes pourraient changer à long terme. Mais les changements à court terme étaient plus difficiles à suivre.

Avant GOLD, les scientifiques soupçonnaient que tout changement rapide qui se produirait dans les bandes serait symétrique. Si la bande nord se déplace vers le nord, la bande sud effectue un mouvement miroir vers le sud. Une nuit de novembre 2018, cependant, GOLD a vu quelque chose qui a remis en cause cette idée : la bande sud de particules a dérivé vers le sud, tandis que la bande nord est restée stable, le tout en moins de deux heures.

La mission GOLD de la NASA – abréviation de Global-scale Observations of the Limb and Disk – a vu un mouvement asymétrique surprenant dans l’une des bandes jumelles de particules chargées qui se forment la nuit dans l’atmosphère terrestre. La perspective unique de GOLD (à droite) a rendu cette observation possible, car d’autres types de mesures effectuées à partir d’instruments au sol (à gauche) ne peuvent pas voir les changements qui se produisent au-dessus des eaux libres. Les points rouges montrent le pic de la bande d’électrons mesuré par des capteurs au sol qui mesurent la teneur totale en électrons, tandis que les points noirs montrent le pic de la bande d’électrons mesuré par GOLD. Vers la fin de la visualisation, les pics mesurés apparaissent à différents endroits. Crédit : Studio de visualisation scientifique de la NASA

Ce n’est pas la première fois que les scientifiques voient les bandes bouger comme ça, mais cet événement plus court – seulement environ deux heures, comparé à six à huit heures plus typique vu auparavant – a été vu pour la première fois, et n’aurait pu être observé par GOLD. Les observations sont décrites dans un article publié le 29 décembre 2020 dans le Journal of Geophysical Research : physique de l’espace.

La dérive symétrique de ces bandes est causée par la montée de l’air qui entraîne avec lui des particules chargées. À mesure que la nuit tombe et que les températures se refroidissent, des poches d’air plus chaudes montent. Les particules chargées transportées dans ces poches d’air plus chaudes sont liées par champ magnétique lignes, et pour ces poches près de l’équateur magnétique de la Terre, la forme du champ magnétique de la Terre signifie que le mouvement vers le haut pousse également le particules chargées horizontalement. Cela crée la dérive symétrique vers le nord et le sud des deux bandes de particules chargées.

La cause exacte de la dérive asymétrique observée par GOLD est encore un mystère – bien que Cai soupçonne que la réponse réside dans une combinaison des nombreux facteurs qui façonnent le mouvement des électrons dans l’ionosphère : réactions chimiques en cours, champs électriques et vents à haute altitude. souffle sur la région.

Bien que surprenantes, ces découvertes peuvent aider les scientifiques à regarder derrière le rideau de l’ionosphère et à mieux comprendre ce qui motive ses changements. Parce qu’il est impossible d’observer chaque processus avec un satellite ou un capteur au sol, les scientifiques s’appuient fortement sur des modèles informatiques pour étudier l’ionosphère, un peu comme des modèles qui aident les météorologues à prédire le temps au sol. Pour créer ces simulations, les scientifiques codent dans ce qu’ils soupçonnent être la physique sous-jacente à l’œuvre et comparent la prédiction du modèle aux données observées.

Avant GOLD, les scientifiques obtenaient ces données de satellites occasionnels et d’observations limitées au sol. Désormais, GOLD offre aux scientifiques une vue plongeante.


Mission GOLD de la NASA pour imager l’interface de la Terre avec l’espace


Plus d’information:
Xuguang Cai et al, Observation de l’amélioration de l’éclat de l’OI après le coucher du soleil à 135,6 nm sur l’Amérique du Sud par la mission GOLD, Journal of Geophysical Research : physique de l’espace (2020). DOI : 10.1029 / 2020JA028108

Citation: L’œil d’oiseau de GOLD révèle la dynamique de l’interface de la Terre avec l’espace (2021, 30 août) récupéré le 30 août 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-08-gold-bird-eye-reveals-dynamics-earth.html

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