지구의 대기 상층부 X자 모양의 구조물

[find souls in the tree of life]

나사는 지구의 대기 상층부에서 예상치 못한 X자 모양의 구조물을 발견했습니다. 그리고 과학자들은 그것들을 설명하기 위해 고군분투하고 있습니다.

NASA의 GOLD 미션은 지구 전리층의 플라즈마에서 예상치 못한 X자와 C자 구조를 발견했습니다. 연구원들은 우리의 상층 대기를 "알파벳 수프"에 비유했습니다.

A visualization of plasma bubbles in Earth's ionosphere
이 시각화는 2020년 10월 12일과 2021년 12월 26일에 전리층에서 C자형과 역C자형 플라즈마 기포가 가깝게 나타나는 것을 보여줍니다. (이미지 크레딧: NASA 과학 시각화 스튜디오)
나사의 한 위성이 지구의 전리층에서 예상치 못한 X자와 C자 모양의 구조물을 발견했는데, 이 구조물은 전파 신호가 먼 거리를 이동할 수 있게 해주는 지구 대기의 전기화된 가스층입니다.

전리층은 지구 대기의 전기화된 지역으로, 태양으로부터의 방사선이 대기에 닿기 때문에 존재합니다. 분자가 전기적으로 대전됨에 따라 밀도가 낮 동안 증가합니다. 햇빛 때문에 전자가 원자와 분자와 단절되어 전파 신호가 먼 거리를 이동할 수 있는 플라즈마가 생성되기 때문입니다. 그리고 나서 밤에 전리층의 밀도가 떨어집니다. 그리고 그곳이 바로 GOLD가 들어오는 곳입니다.

NASA의 GOLD(Global-scale Observations of the Limb and Disk) 임무는 2018년 10월 발사된 이후 지구 전리층의 밀도와 온도를 측정하고 있는 정지 위성입니다. GOLD는 서반구 위 정지 궤도에서 최근 적도의 북쪽과 남쪽에 위치한 전리층에 있는 두 개의 조밀한 입자 봉우리를 연구하고 있었습니다. 밤이 깊어지면 이들 봉우리 안에 저밀도 기포가 나타나 전파와 GPS 신호를 방해할 수 있습니다. 그러나, 전리층에 영향을 미치는 것은 밀랍과 햇볕의 약화만이 아닙니다. 대기층은 또한 태양 폭풍과 거대한 화산 폭발에 민감하며,

그 후에 산꼭대기가 합쳐져서 X자 모양을 만들 수 있습니다

합병에 대한 이전의 보고들은 단지 지자기적으로 교란된 조건들 동안에 이루어졌습니다"라고 콜로라도 대학의 대기 및 우주 물리학 연구소(LASP)의 연구 과학자인 Fazlul Laskar는 성명서에서 말했습니다. Laskar는 이러한 예상치 못한 관찰을 설명하는 지구물리학저널: 우주물리학에 4월에 발표된 논문의 주요 저자입니다.

2019년 10월 7일 NASA의 GOLD 미션에서 관측된 바에 따르면 전리층에 있는 하전 입자는 X 모양을 형성하고 있습니다. (색상은 방출되는 자외선의 강도를 나타내며, 노란색과 흰색은 가장 강한 방출, 또는 가장 높은 전리층 밀도를 나타냅니다.)

이는 대기 하층에서 일어나는 일들이 실제로 극단적인 태양이나 화산 현상보다 전리층에 더 큰 영향을 미친다는 것을 시사합니다.

GOLD는 홀수 X 외에도 플라즈마에 곡선 모양의 C자 거품이 놀라울 정도로 가깝게 나타나는 것을 보았습니다. 과학자들은 그것들이 바람의 방향에 따라 모양과 방향을 가지고 있다고 생각하지만, GOLD는 C자 모양과 역 C자 모양의 기포를 약 400마일(643km) 가까이에서 이미지화했습니다. 연구원들에 의하면, 이렇게 짧은 거리에서 바람의 패턴이 이렇게 급격하게 바뀌는 것은 매우 드문 일이라고 합니다.

왜 이런 일이 일어나는지 알아내는 것은 정말 중요합니다,"라고 LASP 연구 과학자인 디팍 카란이 11월에 지구 물리학 저널: 우주 물리학에 발표한 별개의 논문의 주 저자는 성명서에서 말했습니다. "만약 플라즈마에 소용돌이가 발생하거나 매우 강한 전단이 발생한다면, 이것은 그 지역의 플라즈마를 완전히 왜곡시킬 것입니다. 이렇게 강한 교란이 일어나면 신호가 완전히 사라질 것입니다."

나사가 전리층에 대해 더 많은 것을 이해하려고 노력한 것은 이번이 처음이 아닙니다. 가장 최근, 일식 경로 주변의 대기 섭동(APEP)이라고 불리는 프로젝트는 햇빛과 온도의 감소가 지구의 대기 상층부에 어떻게 영향을 미치는지 조사했습니다. 10월 14일의 고리형 일식 동안 미국 남서부를 가로질러 그리고 4월 8일의 개기 일식 동안, NASA는 전기장과 자기장, 밀도, 전리층 내의 온도의 변화를 측정하기 위해 세 개의 궤도형 소리 로켓을 일식 경로로 발사했습니다. 임무의 결과는 아직 다가오고 있습니다.


GOLD는 홀수 X 외에도 플라즈마에 곡선 모양의 C자 거품이 놀라울 정도로 가깝게 나타나는 것을 보았습니다. 과학자들은 그것들이 바람의 방향에 따라 모양과 방향을 가지고 있다고 생각하지만, GOLD는 C자 모양과 역 C자 모양의 기포를 약 400마일(643km) 가까이에서 이미지화했습니다. 연구원들에 의하면, 이렇게 짧은 거리에서 바람의 패턴이 이렇게 급격하게 바뀌는 것은 매우 드문 일이라고 합니다.



전리층은 무엇입니까? (그리고 스티브는 누구입니까?)
전리층이라고 불리는 분자와 전기로 대전된 입자들의 조밀한 층이 지구 표면의 약 35마일(60킬로미터)에서 시작하여 620마일(1,000킬로미터) 이상으로 뻗어 있는 지구의 상층 대기에 걸려 있습니다. 위의 버핏 입자에서 나오는 태양 복사는 대기층에 떠 있는 입자입니다. 아래로부터의 무선 신호는 전리층에서 지상의 기기로 다시 튕겨져 나옵니다. 전리층이 자기장과 겹치는 곳에서 하늘은 보기에도 믿을 수 없을 정도로 눈부신 빛의 디스플레이로 분출합니다.
우리가 살고 있는 행성은 놀라운 곳입니다. 하지만 이런 일들이 어떻게 또는 왜 일어나는지 궁금해 본 적이 있습니까? 지구는 어떻게 만들어졌을까요? 우리는 날씨를 어떻게 예측합니까? 화석은 어떻게 형성됩니까? 무엇이 지진을 일으키거나 어떤 동물이 어둠 속에서 빛을 발할까요? "인크레더블 어스"는 여러분이 우리 세상에 대해 알아야 할 모든 것들을 통해 흥미진진한 여행을 하면서 이러한 질문들에 대한 답과 그 과정에서 멋진 사진과 통찰력 있는 도표들을 보여줍니다!
전리층은 어디에 있습니까?
지구의 대기는 30마일(50km) 상공에서 시작하는 중간권과 53마일(85km) 상공에서 시작하는 열권을 포함하여 여러 개의 뚜렷한 층으로 구성되어 있습니다. UCAR 과학교육센터에 따르면 전리층은 중권과 열권 내의 세 구역으로 구성되어 있으며 D, E, F 층으로 표시되어 있습니다.

태양으로부터의 극자외선과 X-선은 대기의 이러한 상부 영역에 충격을 가하여 그 층들 내에 보유된 원자와 분자를 타격합니다. 강력한 방사선은 입자에서 음전하를 띤 전자를 제거하여 입자의 전하를 변화시킵니다. 이온이라고 불리는 자유 전자와 하전 입자의 결과적인 구름은 "전리층"이라는 이름으로 이어졌습니다. 이온화된 가스, 즉 플라즈마는 더 밀도가 높고 중성적인 대기와 혼합됩니다

전리층의 이온 농도는 지구에 존재하는 태양 복사량에 따라 달라집니다. 전리층은 낮에는 하전 입자로 밀도가 높아지지만, 밤에는 하전 입자가 변위된 전자와 재결합하면서 밀도가 낮아집니다. NASA에 따르면, 이 매일 주기 동안 전리층 전체가 나타났다가 사라집니다. 태양 복사는 또한 11년의 기간 동안 변동이 심하며, 이는 태양이 해에 따라 더 많은 복사를 방출하거나 더 적은 복사를 방출할 수 있다는 것을 의미합니다.

폭발적인 태양 플레어와 돌풍의 태양풍은 전리층의 급격한 변화를 일으키며, 아래 지구에서 발생하는 높은 고도의 바람과 악천후 시스템과 결합합니다.

태양풍이 지구를 휘몰아칠 때, 그 행성은 자기권이라고도 알려진 그것의 자기장 뒤에 가려져 있습니다. 자기권은 지구의 중심부에서 쇳물을 휘저어 생성된 것으로, 태양 복사선이 두 극 중 하나를 향해 질주하게 합니다. 그곳에서 하전 입자는 전리층에서 소용돌이치는 화학 물질과 충돌하여 주문 결합 오로라를 생성합니다.

과학자들은 태양 자신의 자기장이 지구의 약한 자기장을 찌르고 오로라를 행성의 밤 쪽으로 이동시킨다는 것을 발견했습니다.

내셔널 지오그래픽에 따르면 북극권과 남극권 부근에서는 오로라가 매일 밤 하늘을 가로질러 연속적으로 뻗어 있다고 합니다. 각각 오로라와 오로라 오스트랄리스로 알려진 화려한 빛의 커튼들은 지구 표면 위 약 620 마일 (1,000 킬로미터) 위에 걸려 있습니다. 오로라는 이온이 낮은 전리층의 산소 입자에 부딪힐 때 녹황색으로 빛납니다. 오로라의 가장자리를 따라 붉은 빛이 종종 피어오르고, 밤 하늘에도 보라색과 파란색이 나타나지만, 이런 일은 거의 일어나지 않습니다.


스티브가 누구죠?
오로라 외에도 전리층은 다른 인상적인 빛 쇼를 주최합니다.

2016년, 시민 과학자들은 특히 눈길을 끄는 현상을 발견했는데, 과학자들은 이 현상을 설명하기 위해 고군분투했다고 라이브 사이언스 자매 사이트인 Space.com 는 이전에 보도했습니다. 대부분의 오로라가 나타나는 것보다 훨씬 남쪽에 있는 캐나다 상공에는 흰색과 분홍색 빛의 밝은 강이 흐릅니다. 때때로 녹색 대시가 혼합물에 합류했습니다. 이 신비한 조명들은 애니메이션 영화 "오버 더 헤지"의 경의를 표하기 위해 스티브라고 이름 지어졌고, 나중에 "강력한 열 방출 속도 향상"으로 브랜드가 바뀌었습니다. - 여전히 줄여서 스티브입니다.

우리는 수백 년 동안 오로라를 연구해 왔지만, 스티브가 무엇인지 설명할 수 없었고, 지금도 설명할 수 없습니다," 라고 뉴저지 공과 대학의 우주 기상 과학자 개러스 페리가 말했습니다. "그것의 방출과 특성은 적어도 광학계를 사용하여 전리층에서 우리가 관찰하는 다른 어떤 것과도 다르기 때문에 흥미롭습니다."

지구 물리학 연구 편지 저널의 2019년 연구에 따르면, 스티브(STEVE)의 녹색 줄무늬는 하전 입자가 대기에 비를 내리면서 전통적인 오로라가 형성되는 방식과 유사하게 발달할 수 있습니다. 그러나 스티브에서는 전리층 내의 입자들이 충돌하여 열을 발생시킬 때 빛의 강이 빛나는 것처럼 보입니다.

2016년 5월 8일 워싱턴 켈러에서 찍은 이 아마추어 천문학자의 사진은 스티브(STEVE)라고 불리는 천체 현상에 대한 새로운 연구에 사용되었습니다. 주요 구조물은 지상 100마일(160km) 위에 위치한 두 개의 대기 상층 배출 대역으로 붉은 호와 녹색 피켓 울타리입니다

전리층은 10메가헤르츠 이하의 무선 전송을 반사하여 군, 항공사 및 과학자들이 장거리에서 레이더 및 통신 시스템을 연결할 수 있습니다. 이러한 시스템은 전리층이 거울처럼 매끄러울 때 가장 잘 작동하지만 플라즈마의 불규칙성으로 인해 방해를 받을 수 있습니다. GPS 전송은 전리층을 통과하기 때문에 동일한 취약성을 가지고 있습니다.

"대형 지자기 폭풍이나 우주 기상 현상이 일어나는 동안, [전리층에 있는] 전류는 땅, 전력망, 파이프라인 등에 다른 전류를 유도하고 파괴를 일으킬 수 있습니다."라고 페리가 말했습니다. 그러한 태양 폭풍 중 하나가 1989년 유명한 퀘벡 정전을 일으켰습니다. "30년이 지난 지금, 우리의 전기 시스템은 여전히 그러한 사건에 취약합니다."

https://www.livescience.com/65947-ionosphere.html

What Is the Ionosphere? (And Who Is Steve?)