Густи слој молекула и електрично набијених честица, званих ионосфера, виси у Земљиној горњој атмосфери, почевши од око 35 миља (60 километара) од површине планете и протеже се преко 620 миља (1.000 км). Соларно зрачење које долази изнад честица честица суспендираних у атмосферском слоју. Радио сигнали одоздо одбијају ионосферу назад ка инструментима на земљи. Тамо где се ионосфера преклапа са магнетним пољем, небо еруптира у сјајним дисплејима светлости који су невероватни за гледање.
Где је ионосфера?
Неколико различитих слојева чине Земљину атмосферу, укључујући мезосферу која почиње 31 миљу (50 км) и термосферу која почиње 53 миље (85 км) горе. Ионосфера се састоји од три одељка унутар мезосфере и термосфере, који су означени као слојеви Д, Е и Ф, према УЦАР Центру за научно образовање.
Екстремно ултраљубичасто зрачење и сунчеви зраци бомбардирају ове горње области атмосфере, ударајући у атоме и молекуле унутар тих слојева. Снажно зрачење избацује из честица негативно наелектрисане електроне, мењајући електрични набој тих честица. Настали облак слободних електрона и набијених честица, званих јони, довео је до назива "ионосфера". Јонизовани гас или плазма мешају се са гушћом, неутралном атмосфером.
Концентрација јона у ионосфери варира у зависности од количине сунчевог зрачења која пада на Земљу. Ионосфера расте густа са наелектрисаним честицама током дана, али та густина пада ноћу јер се наелектрисане честице рекомбинују са измештеним електронима. Читави слојеви ионосфере појављују се и нестају током овог дневног циклуса, наводи НАСА. Соларно зрачење такође варира током периода од 11 година, што значи да сунце може угасити више или мање зрачења у зависности од године.
Експлозивне соларне ракете и налети сунчевог ветра узбуђују изненадне промене ионосфере, удружујући се са ветровима велике висине и јаким временским системима који се на Земљи нижу испод.
Осветлите небо
Ужарено врућа површина сунца избацује струје јако набијених честица, а ове струје су познате и као соларни ветар. Према НАСА-ином центру за свемирске летове Марсхалл, соларни ветар лети кроз свемир (40 км) у секунди. Стигавши до Земљиног магнетног поља и ионосфере испод, соларни ветрови су покренули шарену хемијску реакцију на ноћном небу звану аурора.
Када соларни ветрови куцају по Земљи, планета остаје заштићена иза свог магнетног поља, такође познатог као магнетосфера. Генерисано грицкањем растопљеног гвожђа у Земљиној језгри, магнетосфера шаље сунчево зрачење трчећи ка оба пола. Тамо се наелектрисане честице сударају са хемикалијама које се вртлог у ионосфери, стварајући чаролију везу.
Научници су открили да сунчево магнетно поље уситњује Земљино слабије, померајући ауроре према ноћној страни планете, како је известио Популар Мецханицс.
У близини арктичког и антарктичког круга, ауроре се крећу по небу сваке ноћи, преноси Натионал Геограпхиц. Шарене светлосне завесе, познате као аурора бореалис и аурора аустралис, висе око 620 миља (1.000 км) изнад Земљине површине. Аурори блистају зелено-жутом бојом када јони ударају честице кисеоника у доњој ионосфери. Црвенкасто светло често лучи дуж ивица ауроре, а љубичасте и плаве боје појављују се и на ноћном небу, мада се то ретко дешава.
"Узрок ауроре је донекле познат, али није у потпуности ријешен", рекао је Тосхи Нисхимура, геофизичар са Универзитета у Бостону. "На пример, оно што изазива одређену врсту боје авуре, попут љубичасте, још увек је мистерија."
Ко је Стеве?
Поред ауроре, ионосфера такође игра и друге импресивне светлосне емисије.
Током 2016. године, научници грађана приметили су посебно привлачне појаве, које су научници мучили да објасне, раније је објавио сестрински сајт Ливе Сциенце Спаце.цом. Свијетле ријеке бијеле и ружичасте свјетлости прелијевале су се над Канадом, која је даље на југу него што се чини већина аурора. Повремено се мешавини придружиле цртице зелене боје. Тајанствена светла названа су Стевеом у знак поштовања према анимираном филму "Преко живице" и касније су ребренирани као "Снажно повећање брзине топлотне емисије" - још увек укратко СТЕВЕ.
"Проучавали смо аурору стотинама година, и нисмо могли, и још увек не можемо да објаснимо шта је Стеве", рекао је Гаретх Перри, свемирски научник са Технолошког института у Њу Џерсију. "Занимљиво је јер су његове емисије и својства за разлику од било чега другог што опажамо, бар са оптиком, у ионосфери."
Према истраживању из 2019. у часопису Геопхисицал Ресеарцх Леттерс, зелене пруге унутар СТЕВЕ-а могу се развити слично као и традиционални облик аурора, док наелектрисане честице падају на атмосферу. У СТЕВЕ, међутим, чини се да светлосна река блиста када се честице унутар јоносфере сударају и стварају топлоту међу собом.
Комуникација и навигација
Иако реакције у ионосфери обојавају небо сјајним нијансама, оне такође могу пореметити радио сигнале, ометати навигационе системе и понекад изазвати распрострањеност струје.
Ионосфера одражава радио преносе испод 10 мегахерца, омогућавајући војсци, авиокомпанијама и научницима да повезују радарске и комуникационе системе на великим даљинама. Ови системи најбоље делују када је ионосфера глатка, попут огледала, али могу да их поремете неправилности у плазми. ГПС преноси пролазе кроз ионосферу и стога носе исте рањивости.
"Током великих геомагнетних олуја или свемирских временских појава, струје могу изазвати друге струје у земљи, електричне мреже, цевоводе итд. И пустошити", рекао је Перри. Једна таква соларна олуја проузроковала је чувени нестанак у Квебеку 1989. "Тридесет година касније, наши електрични системи су и даље рањиви на такве догађаје."
Научници проучавају ионосферу користећи радаре, камере, сателитске инструменте и рачунарске моделе како би боље разумели физичку и хемијску динамику региона. Наоружани овим знањем надају се бољем предвиђању поремећаја у ионосфери и спречавању проблема који могу настати на терену испод.
