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在日全食期间,地球会出现电离层现象

编辑:博阳新科技 发表时间:2017-8-11
日全食动画图
图:在日全食期间,月球将关闭电离层的极紫外线辐射源,电离层将从白天变为夜间状态。

2017年8月21日,月亮将在太阳前面滑动,短暂的一天将融入一个昏暗的夜晚。在全国范围内,月球的阴影将会阻挡太阳的光芒,天气允许的话,那些在整个路径上的人将被视为对太阳的外部气氛的看法,称为电晕。但日食总量也将有不可察觉的影响,例如太阳的极紫外线辐射的突然丧失,产生称为电离层的地球大气层的电离层。这个不断变化的地区根据太阳能条件而增长和缩小,并且是资助的几个科学团队的重点,这些科学团队将使用日食作为自然实践的现成实验。

其中三个将寻求电离层,以提高我们对太阳与该地区的关系的理解,其中卫星轨道和无线电信号被反射回地球。科罗拉多州博尔德分校的空间科学家和首席研究员之一的鲍勃·马歇尔日食会关闭电离层的高能量辐射源。没有电离辐射,电离层会放松,从白天到夜间,然后在日食之后再次回来。脆弱的电离层是从地球表面大约50到400英里的地方伸展的,它是一个电气化层,对下面和上面的地球的变化作出反应。较低气候或空间天气的这种变化可以表现为电离层中的干扰通信和导航信号的中断。

理工学院电气与计算机工程师格雷格·厄尔表示在我们的一生中,这是最好的日食。但是我们还有一个比以前更加密集的卫星网络,和无线电通信,这是我们第一次有这么多的信息来研究这个日食的影响,我们将被淹没在数据中。固定电离层动力学可能是棘手的。与可见光相比,太阳的极端紫外线输出变化很大,麻省理工学院的麻省理工学院天文台在马萨诸塞州的第三研究和空间科学家。这导致电离层天气的变化,因为我们的星球有一个强大的磁场,带电粒子也受到整个地球上的磁场线影响,所有这些都意味着电离层是复杂的。但是,当8月21日的总体发生时,科学家们就会明确地知道太阳辐射被阻挡的程度,被封锁的土地面积和时间。结合日食期间电离层的测量,他们将获得关于太阳能投入和相应电离层响应的信息,使他们能够比以前更好地研究电离层变化的机制。将三项研究结合在一起是利用自动化通信或导航信号来探测电离层在日食期间的行为。在典型的昼夜循环期间,带电的大气颗粒的浓度,或等离子体,蜡和与太阳的混合。

白天,电离层等离子体密集。当太阳落山时,生产就消失了,带电粒子会在夜里逐渐重新组合,密度下降,在日食期间,我们期望这个过程要短得多。等离子体越致密,这些信号越可能从沿着信号发射器到接收器的方向碰到带电粒子。这些相互作用折射或弯曲信号所采取的路径。在日食诱发的人造夜间,科学家期望更强的信号,因为大气层和电离层将吸收更少的传输能量。如果我们在某处设置接收器,则该位置的测量提供了发射机和接收机之间电离层部分的信息。我们使用接收机来监测信号的相位和幅度,当信号上下摆动时,这完全是由电离层的变化产生的。使用一系列不同的电磁信号,每个团队将在整个路径上来回发送信号。

通过监测信号如何从发射机传播到接收机,它们可以映射电离层密度的变化。团队还将使用这些技术在之前和之后收集数据,因此他们可以将定义良好的响应与该地区的基线行为进行比较,从而使他们能够辨别与相关的影响。根据吸收的太阳辐射的波长,电离层大致分为三个高度区域,和,为最低区域,为最高层。结合起来,三个实验小组将研究整个电离层。来自科罗拉多大学博尔德分校的马歇尔和他的团队将通过非常低频或无线电频率来探测区对日食的反应。这是电离层中最低和最低密度的部分因此,最不了解。

只是因为密度低,并不意味着它不重要,马歇尔。区域对许多军事,海军和工程业务积极使用的通信系统有影响。马歇尔的团队将利用美国海军现有的强大发射机网络来检查区对太阳能产出变化的反应。来自北达科他州的的无线电波传输将在科罗拉多州博尔德市以及犹他州的贝尔湖的日食路线的接收站进行监测。他们计划将他们的数据与来自几个空间任务的观测结果相结合,包括的地球静止环境卫星,的太阳能动力观测站和美国航空航天局的高能太阳能光谱成像仪,来描述太阳辐射对电离层特定区域的影响。埃里克森和团队将进一步向电离层的和区进一步发展。麻省理工学院的干草堆天文台和波多黎各的天文台与强大的雷达系统一起使用了6000多个地面传感器,以及来自美国航天局几个太空任务的数据,麻省理工学院的团队还将与公民广播科学家合作,他们将发送无线电跨越路径的长距离来回传送信号。

麻省理工学院的科学团队将利用他们的数据来跟踪电离层干扰,有时候负责上层大气层的空间天气模式及其大规模的影响。电离层中的这些干扰通常与称为大气重力波的现象相关联,这也可以由日食触发。埃里克森我们甚至会看到全球规模的影响。地球的磁场就像将两个不同的半球连在一起的电线,每当一个半球发生电气变化时,它们就会出现在另外一个半球上。厄尔和他的弗吉尼亚理工学院的小组将在俄勒冈州本德的全国各地驻扎。堪萨斯州霍尔顿和肖恩空军基地在萨姆特,南卡罗来纳州。使用最先进的收音仪器称为离子键,它们将测量电离层的高度和密度,并将其测量结果与来自全国范围的网络的数据和来自火腿无线电反向信标网络的信号相结合。该团队还将利用高频雷达的数据,其中两个位于圣诞谷,俄勒冈州以及堪萨斯州海斯市的日食路径。

我们正在看着区域的底端,以及它在日食中的变化,。这是电离层的一部分,信号传播的变化很强。他们的工作有一天有助于减轻对无线电信号传播的干扰,这可能会影响广播,火腿广播和信号。最终,科学家们计划使用他们的数据来改进电离层动力学模型。有了这些前所未有的数据集,他们希望能够更好地了解这个令人困惑的地区。埃里克森其他人多年来一直在研究日食,但是随着仪器的不断增加,我们对测量电离层的能力也越来越高。它通常会发现我们从来没有想过要问的问题。

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