Araştırmalar, volkanik patlamaların iyonosferde plazma kabarcıkları oluşturarak uydu iletişimini önemli ölçüde bozabileceğini gösteriyor. Bu bulgular, atmosferik ve iyonosferik etkileşimlerle ilgili mevcut modellerin gözden geçirilmesine yol açıyor.
Uluslararası bir ekip, volkanik patlamalar tarafından tetiklenen bir hava basıncı dalgasının bir patlama oluşturabileceğini göstermek için uydu ve yer tabanlı iyonosfer gözlemlerini kullandı. iyonosferdeki ekvatoral plazma kabarcığı (EPB), uydu tabanlı iletişimi ciddi şekilde bozuyor. Bulguları Scientific Reports dergisinde bugün (22 Mayıs) yayınlanacak.
İyonosfer, Dünya’nın üst atmosferinde, moleküllerin ve atomların güneş radyasyonuyla iyonlaşarak pozitif yüklü iyonlar oluşturduğu bölgedir. İyonize parçacıkların en yüksek konsantrasyonuna sahip alan, Dünya yüzeyinin 150 ila 800 km yukarısındaki bir alan olan F bölgesi olarak adlandırılır. F bölgesi, uydu ve GPS izleme sistemleri tarafından kullanılan radyo dalgalarını yansıtarak ve kırarak uzun mesafeli radyo iletişiminde çok önemli bir rol oynar.
Bu önemli iletimler, F bölgesindeki düzensizlikler nedeniyle kesintiye uğrayabilir. -bölge. Gün boyunca iyonosfer, Güneş’in ultraviyole radyasyonu tarafından iyonize edilerek, ekvator yakınında en yüksek yoğunluğa sahip bir elektron yoğunluk gradyanı oluşturur. Bununla birlikte, plazmanın hareketi, elektrik alanları ve nötr rüzgarlar gibi buna yönelik kesintiler, artan plazma yoğunluğunun lokalize bir düzensizliğinin oluşmasına neden olabilir. Bu bölge, EPB adı verilen balon benzeri bir yapı oluşturarak büyüyebilir ve gelişebilir. EPB, radyo dalgalarını geciktirebilir ve GPS’in performansını düşürebilir.
Bu yoğunluk gradyanları atmosferik dalgalardan etkilenebileceğinden, bunların volkanik aktivite gibi karasal olaylar tarafından oluşturulduğu uzun süredir varsayılmaktadır. Nagoya Üniversitesi, Uzay-Dünya Çevre Araştırmaları Enstitüsü’nden (ISEE) Atanmış Yardımcı Doçent Atsuki Shinbori (o, o) ve Profesör Yoshizumi Miyoshi (o, o) liderliğindeki uluslararası bir ekip için, NICT, The University of Electro ile işbirliği içinde -Communications, Tohoku Üniversitesi, Kanazawa Üniversitesi, Kyoto Üniversitesi ve ISAS, Tonga yanardağı patlaması onlara bu teoriyi test etmeleri için mükemmel bir fırsat sundu.
Tonga yanardağı patlaması, tarihteki en büyük denizaltı patlamasıydı. Bu, ekibin EPB oluşumlarını tespit etmek için Arase uydusunu, hava basıncı dalgalarının ilk gelişini kontrol etmek için Himawari-8 uydusunu ve iyonosferin hareketini izlemek için yer tabanlı iyonosferik gözlemleri kullanarak teorilerini test etmelerine olanak sağladı. Volkanik patlamanın oluşturduğu basınç dalgalarının gelişinden sonra ekvator boyunca elektron yoğunluğunun düzensiz bir yapısını gözlemlediler.
“Bu çalışmanın sonuçları, ekvatordan düşük enlem iyonosferine kadar EPB’lerin oluştuğunu gösterdi. Asya, Tonga açıklarındaki denizaltı volkanik patlamalarının neden olduğu basınç dalgalarının gelişine yanıt olarak geldi,” dedi Shinbori.
Grup ayrıca şaşırtıcı bir keşif yaptı. İlk kez, iyonosferik dalgalanmaların, plazma kabarcıklarının oluşumunda yer alan atmosferik basınç dalgalarından birkaç dakika ila birkaç saat önce başladığını gösterdiler. Bunun önemli sonuçları olabilir çünkü iyonosferik rahatsızlıkların yalnızca patlamadan sonra meydana geldiğini belirten uzun süredir devam eden jeosfer-atmosfer-kozmosfer eşleşmesi modelinin gözden geçirilmesi gerektiğini öne sürüyor.
“Yeni bulgumuz, iyonosferik Shinbori, Tonga volkanik patlamasının tetiklediği şok dalgalarının ilk gelişinden birkaç dakika ila saat önce rahatsızlıklar gözlemlendiğini söyledi. “Bu, iyonosferdeki hızlı atmosferik dalgaların yayılmasının, şok dalgalarının ilk gelişinden önce iyonosferik rahatsızlıkları tetiklediğini gösteriyor. Bu nedenle, iyonosferdeki bu hızlı atmosferik dalgaları hesaba katmak için modelin revize edilmesi gerekiyor.”
Ayrıca EPB’nin standart modellerin öngördüğünden çok daha fazla genişlediğini de buldular. Shinbori, “Önceki çalışmalar, bu kadar yüksek irtifalarda plazma kabarcıklarının oluşumunun nadir bir olay olduğunu ve bunu çok sıra dışı bir fenomen haline getirdiğini göstermiştir.” Dedi. “Bu patlamanın oluşturduğu EPB’nin iyonosferin ötesine bile ulaştığını bulduk, bu da Tonga olayı gibi aşırı doğal bir olay meydana geldiğinde iyonosfer ile kozmosfer arasındaki bağlantıya dikkat etmemiz gerektiğini düşündürüyor.”
{ 6}”Bu araştırmanın sonuçları yalnızca bilimsel açıdan değil, aynı zamanda uzay havası ve felaket önleme açısından da önemlidir” dedi. “Tonga volkanı patlaması gibi büyük ölçekli bir olay söz konusu olduğunda, gözlemler iyonosferde bir deliğin normal koşullar altında oluşması pek olası olmayan koşullar altında bile oluşabileceğini göstermiştir. Bu tür durumlar, uzay hava durumu tahmin modellerine dahil edilmemiştir. Bu çalışma, depremler, volkanik patlamalar ve diğer olayların neden olduğu iyonosferik bozulmalarla ilişkili uydu yayınlarının ve iletişim arızalarının önlenmesine katkıda bulunacaktır.”
Referans: “2022 Tonga volkanik patlamasından sonra ekvatoral plazma baloncuğu üretimi” 22 Mayıs 2023, Bilimsel Raporlar.
DOI: 10.1038/s41598-023-33603-3