Dziś mini-wykład o silnie zjonizowanej górnej warstwie atmosfery ziemskiej.
93 dzień wyprawy
66°16’29” S, 100°45,00” E, Tz=-1C Tw=22C Patm.= 978hP
Wojtek ma dziś urodziny.. A kiedy Wojtek ma swój dzień, to musi być o jonosferze. Zanim jednak o tym, to najpierw trzeba zjeść torcik (nb. używa się także najsampierw, choć słyszałem już najwpierw jako zbitkę najpierw i wpierw, podobnie jak półprefabrykat, dziecko prefabrykatu i półfabrykatu), który Monika pysznie zrobiła wyrywając z moich świętych zapasów dziesięć przedostatnich jajek. Na torciku, przykrytym grubą warstwą czekolady z różą wycięta z brzoskwini w punkcie centralnym, pojawił się centymetrowej wielkości ostaniec świeczki, która paliła się ostatni raz kilkadziesiąt lat temu.
Jonosfera to najwyższa część ziemskiej atmosfery, stanowiąca strefę graniczną pomiędzy Ziemią i kosmosem. Stanowi pierwszą linię starcia planetarnej atmosfery z promieniowaniem słonecznym. Fotony z korony słonecznej, zderzają się z cząsteczkami atmosfery i rozbijają ich wiązania cząsteczkowe i atomowe. W ten sposób promieniowanie zmienia fizykochemiczną strukturę atmosfery z cząsteczkowej na jonową. Stąd nazwa.
Z kolei wiatr słoneczny, złożony z wysokoenergetycznych cząstek materii słonecznej (elektrony, protony i jony) bombarduje jonosferę głównie w rejonach polarnych. Elektrony w ruchu to w istocie prąd elektryczny, który lokalnie zaburza kształt ziemskiego pola magnetycznego. Im większa dawka wiatru słonecznego, tym silniejsze prądy elektryczne w jonosferze i tym większe zaburzenia (burze) magnetyczne. Wszelkie niejednorodności w jonosferze, spowodowane zmienną gęstością elektronów, zniekształcają przebiegi fal radiowych (z natury elektromagnetycznych), zaś burze magnetyczne indukują dodatkowe prądy w przewodach elektrycznych, czasami tak silne, że padają transformatory zasilające całe miasta (ze trzydzieści lat temu bez prądu zostało około 2 milionów ludzi w kanadyjskiej Ottawie i jej okolicach). Jak na jedną jonosferę to szkód ponad miarę.
Obserwujemy więc Słońce, aby na podstawie wybuchów w koronie słonecznej, prognozować zachowanie jonosfery (mówimy o prognozowaniu pogody kosmicznej). Inna technika obserwacji stanu jonosfery wykorzystuje satelity umieszczane ponad jonosferą, już w kosmosie. Satelita emituje sygnał o znanej częstości, a odbiornik na Ziemi sprawdza, co z tego sygnału zostało. Jeśli dociera zniekształcony, to oznacza zaburzenia w jonosferze z możliwymi konsekwencjami dla ludzi. Skalę zjawisk jonosferycznych najlepiej śledzić na obu biegunach jednocześnie, stąd Wojtek zainstalował swój odbiornik w Oazie Bungera, mając już kilka innych w rejonach polarnych, w tym jeden uruchomiony w drugiej stacji polarnej Instytutu Geofizyki PAN, ulokowanej w fiordzie Hornsund na Spitsbergenie. Obie stacje znajdują się nie tylko blisko biegunów magnetycznych Ziemi, ale jednocześnie w miejscach sprzężonych magnetycznie (tzn. leżących na tej samej linii ziemskiego pola magnetycznego). Będą więc jednocześnie obserwować fluktuacje jonosferyczne w skali globalnej.
Powoli zaczynamy więc rozumieć wagę jonosfery w naszym życiu codziennym. Pewnie już niedługo możliwe będą powszechnie dostępne prognozy pogody kosmicznej, informujące o konieczności wyłączania urządzeń elektrycznych wobec zbliżającej się burzy magnetycznej, jeśli chcemy uniknąć scenariusza z Ottawy.
Przy okazji – problemy z jonosferą stały się punktem wyjścia do zdumiewających odkryć kosmologicznych. Otóż w 1965 roku Robert Wilson and Arno Penzias, inżynierowie z Bell Telephone Laboratories szukali takiej konstrukcji aparatu radiowego, która eliminowałby szumy radiowe pochodzenia jonosferycznego. Byli już o krok od sukcesu, nie mogli tylko wyeliminować drobnego szumu, który dochodził ze wszystkich kierunków, niezależnie w która stronę skierowaliby antenę. Poinformowali o tym zleceniodawcę, a ten przekazał ją dalej. Notatka wpadła w ręce radioastronomów, którzy od blisko dwudziestu lat poszukiwali przewidywanych przez teorię Wielkiego Wybuchu fal radiowych, emitowanych przez materię o temperaturze 2,7 K. Charakterystyka szumu, wykrytego przez Wilsona i Penziasa, była zgodna z przewidywaniami astrofizyków (dokładnie Ralfa Alfera, 1948). Nie po raz pierwszy w nauce, poszukując jednego rozwiązania, odnajdujemy zupełnie inne, tym razem warte nagrody Nobla, którą otrzymali obaj panowie.
Przesłane przez Marka Lewandowskiego