ดาวเทียม

ชั้นไอโอโนสเฟียร์เป็นบริเวณชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลกที่ซึ่งโมเลกุลและอะตอมแตกตัวเป็นไอออนโดยรังสีดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดไอออนที่มีประจุบวก พื้นที่ที่มีอนุภาคไอออไนซ์เข้มข้นมากที่สุดเรียกว่า F-region ซึ่งเป็นพื้นที่ 150 ถึง 800 กม. เหนือพื้นผิวโลก F-region มีบทบาทสำคัญในการสื่อสารทางวิทยุทางไกล สะท้อนและหักเหคลื่นวิทยุที่ใช้โดยดาวเทียมและระบบติดตาม GPS กลับสู่พื้นผิวโลก การส่งสัญญาณที่สำคัญเหล่านี้อาจถูกรบกวนโดยความไม่สม่ำเสมอในพื้นที่ F ในระหว่างวัน ชั้นไอโอโนสเฟียร์จะถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออนโดยรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่มีความหนาแน่นสูงสุดใกล้กับเส้นศูนย์สูตร อย่างไรก็ตาม การหยุดชะงักของสิ่งนี้ เช่น การเคลื่อนที่ของพลาสมา สนามไฟฟ้า และลมที่เป็นกลาง สามารถทำให้เกิดความผิดปกติของความหนาแน่นของพลาสมาที่เพิ่มขึ้นได้ ภูมิภาคนี้สามารถเติบโตและวิวัฒนาการได้ สร้างโครงสร้างคล้ายฟองสบู่ที่เรียกว่า EPB EPB อาจทำให้คลื่นวิทยุล่าช้าและทำให้ประสิทธิภาพของ GPS ลดลง เนื่องจากการไล่ระดับความหนาแน่นเหล่านี้อาจได้รับผลกระทบจากคลื่นบรรยากาศ จึงมีการสันนิษฐานกันมานานแล้วว่าเกิดขึ้นจากเหตุการณ์บนบก เช่น การระเบิดของภูเขาไฟ สำหรับทีมนานาชาติที่นำโดย Designated Assistant Professor Atsuki Shinbori (เขา เขา เขา) และศาสตราจารย์ Yoshizumi Miyoshi (เขา เขา) แห่ง Institute for Space-Earth Environmental Research (ISEE) มหาวิทยาลัย Nagoya ร่วมกับ NICT, The University of Electro -Communications, Tohoku University, Kanazawa University, Kyoto University และ ISAS การปะทุของภูเขาไฟตองกาเปิดโอกาสให้พวกเขาได้ทดสอบทฤษฎีนี้ การปะทุของภูเขาไฟตองกาเป็นการระเบิดของเรือดำน้ำครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ สิ่งนี้ทำให้ทีมสามารถทดสอบทฤษฎีของพวกเขาโดยใช้ดาวเทียม Arase เพื่อตรวจจับเหตุการณ์ EPB, ดาวเทียม Himawari-8 เพื่อตรวจสอบการมาถึงครั้งแรกของคลื่นความกดอากาศ และการสังเกตการณ์ไอโอโนสเฟียร์ภาคพื้นดินเพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ พวกเขาสังเกตเห็นโครงสร้างที่ผิดปกติของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนทั่วเส้นศูนย์สูตรซึ่งเกิดขึ้นหลังจากการมาถึงของคลื่นความดันที่เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ "ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็น EPBs ที่เกิดขึ้นในบริเวณเส้นศูนย์สูตรถึงละติจูดต่ำในทวีปเอเชีย เพื่อตอบสนองต่อคลื่นความดันที่เกิดจากการปะทุของภูเขาไฟใต้ทะเลนอกชายฝั่งตองกา" ชินโบริกล่าว กลุ่มนี้ยังได้ค้นพบสิ่งที่น่าประหลาดใจอีกด้วย เป็นครั้งแรกที่พวกเขาแสดงให้เห็นว่าความผันผวนของไอโอโนสเฟียร์เริ่มเร็วกว่าคลื่นความดันบรรยากาศที่เกี่ยวข้องกับการสร้างฟองอากาศในพลาสมาไม่กี่นาทีถึงสองสามชั่วโมง สิ่งนี้อาจมีนัยสำคัญเพราะมันชี้ให้เห็นว่าแบบจำลองการเชื่อมต่อธรณีภาค-บรรยากาศ-จักรวาลที่มีมาอย่างยาวนาน ซึ่งระบุว่าการรบกวนไอโอโนสเฟียร์เกิดขึ้นหลังจากการปะทุเท่านั้น จำเป็นต้องมีการแก้ไข ชินโบริกล่าวว่า "การค้นพบใหม่ของเราคือการรบกวนไอโอโนสเฟียร์เป็นเวลาหลายนาทีหรือหลายชั่วโมงก่อนการมาถึงครั้งแรกของคลื่นกระแทกซึ่งเกิดจากการปะทุของภูเขาไฟตองกา" ชินโบริกล่าว "สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการแพร่กระจายของคลื่นชั้นบรรยากาศอย่างรวดเร็วในชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ก่อให้เกิดการรบกวนชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ก่อนที่คลื่นกระแทกจะมาถึง ดังนั้น แบบจำลองจึงจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขเพื่ออธิบายถึงคลื่นบรรยากาศชั้นบรรยากาศที่รวดเร็วเหล่านี้ในชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์" พวกเขายังพบว่า EPB ขยายไปไกลกว่าที่แบบจำลองมาตรฐานคาดการณ์ไว้มาก "การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการก่อตัวของพลาสม่าฟองที่ระดับความสูงดังกล่าวเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้ยาก ทำให้เป็นปรากฏการณ์ที่ผิดปกติอย่างมาก" ชินโบริกล่าว "เราพบว่า EPB ที่เกิดจากการปะทุนี้ไปถึงอวกาศแม้นอกชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ ซึ่งบ่งชี้ว่าเราควรให้ความสนใจกับการเชื่อมต่อระหว่างชั้นไอโอโนสเฟียร์และชั้นบรรยากาศเอกภพเมื่อเกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติสุดขั้ว เช่น เหตุการณ์ตองกา" “ผลการวิจัยนี้มีความสำคัญไม่เพียงแต่จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังมาจากมุมมองของสภาพอากาศในอวกาศและการป้องกันภัยพิบัติด้วย” เขากล่าว "ในกรณีของเหตุการณ์ขนาดใหญ่ เช่น การระเบิดของภูเขาไฟตองกา การสังเกตพบว่าหลุมในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์สามารถก่อตัวขึ้นได้แม้ในสภาวะที่ถือว่าไม่น่าจะเกิดขึ้นภายใต้สถานการณ์ปกติ กรณีดังกล่าวไม่ได้รวมอยู่ในอวกาศ แบบจำลองพยากรณ์อากาศ การศึกษานี้จะช่วยป้องกันการแพร่ภาพผ่านดาวเทียมและความล้มเหลวในการสื่อสารที่เกี่ยวข้องกับการรบกวนของไอโอโนสเฟียร์ที่เกิดจากแผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด และเหตุการณ์อื่นๆ"