Erupcia sopky Tonga bola taká silná, že vyslala vlnky do vesmíru

Erupcia Hunga Tonga-Hunga Ha'apai. (NASA a spol.)

Prebiehajúca erupcia sopky na Tonge sa začala v r decembra 2021 , ale až 15. januára 2022 o 17:15 miestneho času došlo k silnému výbuchu.

Vyvolalo to obrovský oblak popola, zemetrasenia a cunami, ktoré sa dostali až k vzdialeným pobrežiam Peru na druhej strane Pacifiku.

Teraz vedci dokonca pátrajú po následkoch erupcie vo vesmíre.



Erupčný stĺp dosiahol stratosféru Zeme, druhú vrstvu atmosféry nad zemou. Zvuk výbuchu bolo počuť tisíce kilometrov ďaleko Územie Yukon , Kanada. A hoci pod prahom pre ľudský sluch, tlakové (zvukové) vlny dokonca zachytili aj barometre v UK .

Zdá sa, že aj erupcia má generované séria takzvaných „atmosférických gravitačných vĺn“, ktoré zachytil satelit NASA a ktoré vyžarujú smerom von zo sopky v sústredných kruhoch.

Vedci, vrátane mňa, teraz zisťujú, aký dopad môžu mať tieto vlny vo vesmíre.

Účelom nášho výskumu je lepšie porozumieť najvyšším úrovniam atmosféry, vysoko nad miestami, kde obieha Medzinárodná vesmírna stanica (ISS), a najmä do akej miery sú zmeny v nej poháňané udalosťami na Zemi (na rozdiel od vesmírneho prostredia). ).

Mohlo by nám to tiež pomôcť lepšie pochopiť, ako technológie, ako je GPS, ovplyvňujú sopečné erupcie.

Pretože je atmosféra väčšinou priehľadná pre ľudské oči, zriedka ju považujeme za zložitú a dynamickú štruktúru veľa odlišných vrstiev . Horné úponky našej atmosféry siahajú vysoko nad Karmanova línia , bod 100 km (62 míľ) nad morom, kde sa oficiálne začína vesmír.

Tieto atmosférické vrstvy sú plné vĺn, ktoré sa šíria všetkými smermi, nie nepodobné vlnám na hladine mora. Takéto atmosférické gravitačné vlny môžu byť generované ľubovoľným počtom javov, vrátane geomagnetické búrky spôsobené výbuchmi na Slnku, zemetraseniami, sopkami, búrkami a dokonca aj východom slnka.

Pravdepodobne ste sami videli niektoré z týchto účinkov, pretože tie isté vlny môžu vytvárať zvlnená oblačnosť .

Ionosféra

Takéto vlny sa nešíria len horizontálne, ale šíria sa aj smerom nahor do niektorých z najvyšších častí atmosféry našej planéty – do ionosféry.

Ide o oblasť zemskej atmosféry, ktorá siaha od približne 65 km do výšky viac ako 1 000 km (ISS obieha vo vzdialenosti približne 400 km). V týchto nadmorských výškach sú atmosférické plyny čiastočne „ionizované“ a vytvárajú takzvanú plazmu, čo znamená, že jej molekuly sú rozdelené na nabité častice – kladné atómy nazývané ióny a záporné elektróny.

Ionizácia v atmosfére nastáva v dôsledku vystavenia ultrafialovému žiareniu zo Slnka, časticiam s vysokou energiou z vesmíru a dokonca horia meteory.

Ale vzhľadom na to, že opačne nabité častice na seba pôsobia príťažlivou silou, ako je magnet prilepený na dvierka chladničky, ióny a elektróny majú tiež tendenciu rekombinovať sa a opäť produkovať neutrálne molekuly.

Takže v ionosfére existuje komplexné a nepretržité kolísanie medzi produkciou plazmy a stratou plazmy v dôsledku rekombinácie.

Zatiaľ čo tieto procesy sú väčšinou nedetekovateľné vo viditeľnom svetle, môžu ovplyvniť rádiové svetlo s dlhšími vlnovými dĺžkami. Plazma v ionosfére môže odrážať rádiové vlny na určitých frekvenciách, rozptyľovať ich na iných alebo ich dokonca úplne blokovať.

Vďaka týmto vlastnostiam je ionosféra užitočná pre niekoľko moderných technológií vrátane vysokej frekvencie rádiové komunikácie a radar nad horizontom.

Ale rovnako ako na úrovni zeme, aj ionosféra podlieha počasiu. Je to spôsobené buď vesmírnym prostredím ( vesmírne počasie ) alebo udalosťami na Zemi.

Priestorové poruchy

Keď atmosferické gravitačné vlny generované sopečnou erupciou (alebo akýmkoľvek zdrojom) dosiahnu ionosféru, môžu spustiť to, čo sa nazýva ' putujúce ionosférické poruchy '.

Sú to kompresné vlny, ktoré môžu výrazne zvýšiť kolísanie hustoty plazmy v krátkom čase a môžu prejsť tisíce kilometrov po celom svete. Tieto účinky môžu narušiť moderné technológie, napríklad zasahovaním do presnosti satelitných globálnych pozičných systémov (GPS).

Sopečné erupcie boli v minulosti spojené s merateľnými zmenami v ionosfére, ako ich zachytili prijímače GPS na zemi, napr. 2015 a 2013 .

Aby som študoval tieto poruchy podrobnejšie ako ich vplyv na GPS, používam údaje zo zariadenia s názvom Nízkofrekvenčné pole (Lofar). Jeden z najväčších rádioteleskopov na svete, Lofar, pozostáva z desiatok rádiových antén rozmiestnených po celej Európe, ktoré sú určené na pozorovanie vzdialených prírodných rádiových zdrojov v ranom vesmíre, ako sú rádiové galaxie.

Vzhľad rádiových zdrojov vo vesmíre pri pohľade cez ionosféru je podobný tomu, ako sa môže pohľad na predmety cez pohár vody skresliť, keď zamiešame ( alebo potriasť ) to hore.

Pri dôkladnej analýze je možné tieto deformácie použiť na pochopenie toho, čo sa deje v samotnej ionosfére. Cestujúce ionosférické poruchy môžu zvýšiť tieto skreslenia, najmä na rádiových vlnových dĺžkach, ktoré používame s Lofarom.

The video vyššie (a vidieť tu) , vytvoril Richard Fallows , ukazuje niektoré Lofarove údaje z decembra 2013. Jasné body svetla sú prirodzené rádiové zdroje, ako sú vzdialené galaxie. Sekvencia na ľavom paneli je z pokojnej noci a na pravom paneli je narušená ionosféra. Je možné vidieť, že zdroje rýchlo menia polohu a miznú a zanikajú.

Počas nasledujúcich týždňov sa budeme celkom pozorne pozerať na naše údaje z Lofaru, aby sme zistili, či sú viditeľné zreteľné vzory, ktoré by sa dali pripísať erupcii Tongy.

V konečnom dôsledku by nám výskum mohol pomôcť lepšie pochopiť, ako sopky na Zemi ovplyvňujú vesmír a technológie.

Keďže ionosféra je atmosférickým rozhraním medzi Zemou a vesmírom, môže dokonca objasniť presnú mieru, do akej sú poruchy poháňané pozemskými a vesmírnymi udalosťami počasia.

Gareth Dorrian , postdoktorandský výskumný pracovník v odbore vesmírnych vied, University of Birmingham .

Tento článok je znovu publikovaný z Konverzácia pod licenciou Creative Commons. Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.