ترموستات طبیعی در لایه‌های بالایی جو زمین

 

مجله‌ی علمی الیاد - گاهی اوقات، خورشید ستون‌های عظیم پلاسما را از تاج خود به‌شکل جریانی‌هایی به سمت زمین پرتاب می‌کند. وقتی فوران ماده‌ی تاجی یا همان «CME» با سرعت به زمین می‌رسند، مگنتوسفر زمین را فشرده کرده و می‌توانند باعث تغییر شکل خطوط میدان مغناطیسی سیاره‌ي ما شوند. این تغییر شکل، باعث افزایش جریان الکتریکی و ذرات باردار پر‌انرژی می‌شود. جو نازک در ارتفاع صدها کیلومتری، توسط این جریان و ذرات، گرم شده و به سمت بیرون منبسط می‌شود. در نتیجه، ماهواره‌هایی که در مدارهای پایین قرار دارند، می‌بایست کشیدگی بیشتری را تجربه کنند. اما اندازه‌گیری افت مداری آن‌ها نشان می‌دهد که کشیدگی ناشی از CME، همیشه به آن اندازه که انتظار می‌رود، زیاد نیست.

گروهی از محققان که توسط «دلوراس کنیپ»، از دانشگاه کلرادو بولدر، رهبری می‌شود، دلیل این امر را توضیح می‌دهد. در برخی شرایط، همان CMEهایی که لایه‌های بالایی جو را گرم می‌کنند، باعث راه‌اندازی یک سری واکنش‌های شیمیایی می‌شوند که به‌سرعت جو را سرد می‌کند. ذرات بارداری که انرژی آن‌ها بیش از حدود ۱۰ کیلو الکترون ولت است، ملکول‌های نیتروژن را می‌شکنند. درنتیجه، اتم‌های آزاد نیتروژن با اکسیژن واکنش داده و نیتروژن اکسید تولید می‌کنند.
ملکول‌های NO که اغلب در حالت‌های نوسانی عجیبی تولید می‌شوند، در ناحیه‌ی فروسرخ تابش می‌کنند. در نتیجه‌ی این تابش، انرژی از مگنتوسفر گرفته شده و از این طریق سرد و منقبض می‌شود.

محققان با استفاده از آرشیو داده‌های ماهواره‌ای، شار فروسرخ NO را تحلیل کردند؛ ماهواره‌هایی که بین سال‌های ۲۰۰۲ تا ۲۰۱۴ در معرض بیش از ۲۰۰ CME قرار گرفته‌اند که از خورشید جدا شده و به زمین برخورد کرده بودند. آن‌ها متوجه شدند که سریع‌ترین CMEها منجر به تولید و انتشار مقدار فراوانی از NO اولیه می‌شوند. این شوک باعث می‌شود CMEها مقدار بسیار زیادی انرژی به لایه‌های بالایی جو منتقل کنند. لایه‌هایی که دوبرابر شار فروسرخ را تحت عنوان طوفان‌های هدایت‌شده‌ی غیر شوکی تولید کرده‌اند. نیپ و همکارانش امیدوار هستند تجزیه و تحلیل‌های آن‌ها بینش جدیدی برای الگوسازی‌های جوی و پیش‌بینی‌‌های مربوط به تغییرات مدار ماهواره‌ها بر اثر اصطکاک با جو زمین، ارائه دهد که بر اساس آن می‌توان برای برنامه‌ریزی و دنبال کردن مدار‌هایی که از برخورد با زباله‌های فضایی اجتناب می‌کنند، تلاش کرد.

 

نوشته: مارک ویلسون
ترجمه: فاطمه صفایی – مجله‌ی علمی ایلیاد