Ракета NASA впервые исследовала радиопомехи внутри спорадических слоёв E
Исследовательская ракета НАСА под названием SpEED Demon («Демон спорадических слоёв E») впервые позволила одновременно изучить один из так называемых спорадических слоёв E в пяти разных точках. Результаты, полученные командой под руководством Авиационным университетом Эмбри—Риддла, описаны в новом исследовании в журнале Journal of Geophysical Research: Space Physics.
Что такое спорадические слои E
Высоко над Землёй тонкие вуали металлической дымки дрейфуют на краю космоса. Известные как спорадические слои E, эти высотные «облака» формируются из испаряющейся пыли сгорающих метеоров.
Спорадические слои E формируются в ионосфере — области верхней атмосферы, начинающейся примерно на 60 километрах выше, где нейтральные газы начинают превращаться в плазму. Часть частиц там происходит от метеоров, которые сгорают и оставляют следы железа, магния и других металлов. Эти металлы иногда собираются в плотные облакообразные слои — спорадические слои E, — которые отражают радиоволны.
«Спорадические слои E — это, в каком-то смысле, гигантские зеркала радиочастотных волн в небе», — сказал Арох Барджатья, главный исследователь миссии и профессор инженерной физики в Embry-Riddle.
«Крупнейший источник ошибок в GPS вашего телефона, например, — это плазма в ионосфере, а спорадические слои E могут вносить вклад в эту неточность», — отметил Хенри Валентайн, ведущий автор исследования.
Пять точек вместо одной
До SpEED Demon ракеты пролетали сквозь спорадический слой E по единственной траектории, получая лишь линейный срез. «Мы как будто смотрели сквозь щель в стене», — сравнил Барджатья.
Миссия SpEED Demon изменила это: впервые в спорадический слой E были выброшены зонды-дроп-зонды. Оказавшись внутри, ракета выпустила четыре зонда, которые разлетелись от основного аппарата и друг от друга, каждый измеряя плазму по своей траектории и передавая данные на наземные станции. Вместе с основным аппаратом зонды измеряли параметры слоя в пяти местах одновременно.
«Теперь с несколькими датчиками мы превратили щель в штакетник», — сказал Барджатья.
Слой оказался «булочкой с корицей»
Данные обнаружили удивительную сложность внутри спорадического слоя E. Вместо гладкого, плотного блина из металлических частиц слой оказался неровным и структурированным, сформированным турбулентными ветрами.
«Многие представляют спорадический E как единственный резкий плотный слой, но то, что мы увидели, — это его взаимодействие с нейтральным ветром и завихрениями атмосферной турбулентности. Это не плоский блин, а скорее булочка с корицей», — сказал Валентайн.
На пути вниз слой даже разделился на два отдельных пика. Команда нашла, что форма соответствует модуляции нестабильностями Кельвина-Гельмгольца — вихреобразной волновой нестабильностью, формирующей характерные разбивающиеся волны в обычных облаках.
Читайте также по теме: приборе CubeSat для исследования энергичных частиц.
«Научное сообщество в целом находится на финальных этапах полного понимания этих гигантских радиочастотных зеркал в небе», — заключил Барджатья.
