NASA GOLDの鳥瞰図は、宇宙と地球のインターフェイスの神秘的な力学を示しています。

のデータを使用した新たな研究 ネジ四肢とディスクの全地球的規模観察（GOLD、Observations of the Limb and Disk）の使命は、地球の赤道を取り囲んでいる荷電粒子の束で予期しない動作を表わした。 測定の。

GOLDは、静止軌道にあります。 つまり、同じ速度で地球の周りを公転し、同じ速度で頭の上の同じ点を「ホバリング」します。 これにより、GOLDは緯度と経度にわたって、時間の経過に伴う変化について同じ地域を観察することができます。 これは上層大気を研究する多くの衛星ができないことです。

「GOLDは静止衛星であるため、私たちは、これらの力学の2D時間進化を捕捉することができます。」と、コロラドボルダーにある高台天文台の研究であり、新たな研究論文の主著者であるXuguang Cai博士は言います。

GOLDは熱圏と呼ばれる中性層と電離層を構成する電荷を帯びた粒子を含む高度約50〜400マイルに及ぶ地球上層部の一部に焦点を当てる。 ほとんどの地球の大気の中性粒子とは異なり、電離層の荷電粒子は大気と地球の近くにスペースを通過する電場と磁場に反応します。 しかし、荷電粒子と中性粒子が一緒に混合されているので、一個体群に影響を与えることが、他の個体群にも影響を与えることができます。

四肢とディスクのグローバル規模観測の略であるNASAのGOLDの使命は、夜に地球の大気で形成される荷電粒子の双子のバンドの一つで信じられないほど非対称運動をしました。 GOLDのユニークな視点（右）は、このような観察を可能にしました。 地上ベースの機器（左）で実行された他のタイプの測定は、開放水域で起こる変化を見ることができないからです。 赤い点は総電子量を測定する接地ベースのセンサで測定した電子バンドのピークを示して黒い点はGOLDで測定した電子バンドのピークを示します。 可視化の終わりに行くほど測定されたピークが別の場所に表示されます。 クレジット：NASAの科学視覚化スタジオ

これは電離層と上層大気が太陽によって駆動される地磁気嵐のような宇宙気象条件と地上気象を含む複雑な要因によって形成されることを意味します。 この地域はまた、多くの通信および運行信号の高速道路の役割をします。 電離層の密度と構成の変化は、ラジオやGPSのように通過する信号を混乱させることができます。

静止軌道にある商業通信衛星の視点からGOLDは約30分ごとに半球全体で電離層を観察します。 この前例のない鳥瞰図は、科学者たちにこの地域がどのように変化するかについて新たな洞察を提供しています。

神秘的な動き

夜間電離層の最も顕著な特徴の一つは、地球の磁気赤道の両側にある高密度荷電粒子の双発帯です。 Equatorial Ionization AnomalyまたはEIAというこれらのバンドは、電離層の状態に応じて大きさ、形状、および強度が変化することがあります。

バンドは、位置を移動することもできます。 これまでの科学者たちは、この地域を通過する衛星が撮影したデータに依存しており、長期的に帯域がどのように移動するかを調べるために数ヶ月にわたる平均測定値を使用していました。 しかし、短期の変化は、追跡するのがより困難でした。

GOLD前に科学者たちは、バンドで起こる急激な変化が対称的であると考えています。 北バンドが北に移動すると、南バンドは南に鏡の動きをします。 しかし、2018年11月のある日の夜GOLDはこの考えに挑戦することを見ました。 粒子の南バンドは南に移動するのに対し、北バンドは安定を維持しました。 すべて2時間もかからなかった。

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赤道付近の地球磁場（このデータの可視化で、オレンジ色の線で表示）の形状は、帯電した粒子（青）を赤道から遠ざけてもすぐに北と南に2つの密集したバンドを作ってもイオン化異常と呼びます。 クレジット：NASAの科学視覚化スタジオ

科学者たちが、バンドがそう動くのを見たのは今回が初めてではないが、この短いイベントは、以前に見たより一般的な6〜8時間と比較して、約2時間に過ぎず、初めて観察されたことがありました。 GOLDで観察した。 観察内容は、2020年12月29日に発表された論文にまとめています。 地球物理学研究ジャーナル：宇宙物理学。

これらのバンドの対称的なドリフトは荷電粒子を引き寄せる上昇する空気によって発生します。 夜になって気温が冷えると暖かい空気のポケットが上急騰た。 この暖かい空気ポケットに運ばれた荷電粒子は磁力線によって囲まれており、地球の磁気赤道付近にあるポケットの場合、地球の磁場の形状は、上部の動きが荷電粒子を水平にスライドさせて出すということを意味します。 これは二つの荷電粒子のバンドの対称的な北と南ドリフトを生成します。

GOLDが観察された非対称ドリフトの正確な原因はまだ謎です。 Caiは、その答えが電離層での電子の動きを形成するいくつかの要因（進行中の化学反応、電界と高地の風）の組み合わせにあると考えています。 地域を貫通します。

驚くべきことではあるが、これらの発見は、科学者たちは電離層の膜後に覗いて、その変化を導く要因をよりよく理解するのに役立つことができます。 衛星や地上のセンサですべての過程を観察することは不可能であるため、科学者たちは、電離層を研究するために、気象学者が地上の天気を予測するのに役立つモデルと同様に、コンピュータモデルに大きく依存します。 これらのシミュレーションを作成するために、科学者たちは、動作中の基本物理的に疑われるコードを作成して、モデルの予測を観察されたデータと比較します。

GOLD前に科学者たちは、たまに通る衛星と、限られた地上観測から、そのデータを獲得しました。 今GOLDは、科学者たちに鳥瞰図を提供しています。

参照：Xuguang Cai、Alan G. Burns、Wenbin Wang、Liying Qian、Jing Liu、Stanley C.ソロモン、Richard W. Eastes、Robert E.の「GOLD MissionによるPostsunset OI 135.6 nm Radiance Enhancement Over South Americaの観察」 Daniell、Carlos R. Martinis、William E. McClintockとInez S. Batista、202年12月29日、 地球物理学研究ジャーナル：宇宙物理学。
DOI：10.1029 / 2020JA028108