Наука

Ученый использовал грозу для измерения плотности верхней атмосферы Земли

Ученый использовал грозу для измерения плотности верхней атмосферы Земли - Гальвани Биоэлектроника

Никто не имеет четкого представления о размерах и активности самой нижней части нашей верхней атмосферы, известной как ионосферная область D, потому что это буквально движущаяся цель. Расположенный на 40-60 милях над поверхностью Земли, регион движется вверх и вниз, в зависимости от времени суток. И почти невозможно контролировать: он слишком высок для самолетов и исследовательских аэростатов, слишком низок для спутников и недостаточно плотен для прямого радиозондирования.

Понимание области D приносит больше пользы научным исследованиям. Это также может повлиять на широкий спектр военных технологий, включая повышение точности и разрешения низкочастотных навигационных систем. Такие системы могут быть альтернативой GPS и приобретают все большее значение для военных.

Исследователи обнаружили, что решение проблемы — грозы. Измеряя электромагнитные волны, создаваемые молнией, исследователи смогли проследить путь молнии для диагностики электронной плотности региона.

В соавторстве со студентами-инженерами Сандипом Саркером (MS ’17) и Чедом Реником (BS ’17, MS ’18, кандидат наук), это исследование было опубликовано в декабре в Geophysical Research Letters . Исследование было поддержано грантами Национального научного фонда и Национального научного центра, Польша.

Голковский измерил групповую скорость молнии — скорость, с которой движется энергия волны. В частности, Golkowski измерил скорость чрезвычайно низкой частоты (ELF) компонент волн. Групповая скорость волн ЭНЧ значительно меньше скорости света, и на волны больше влияет профиль электронной плотности атмосферы. Зная их путь, Golkowski был в состоянии диагностировать область D.

Он использовал данные от Vasaila, глобального поставщика в области экологических и промышленных измерений, который отслеживает низкочастотный диапазон около 80 процентов мировой молнии. Голковский также использовал свое партнерство с Всемирным радиолокационным массивом ELF (WERA), который управляет тремя международными приемниками — в Колорадо, Аргентине и Польше. Поскольку каждую секунду происходит от 40 до 100 ударов молнии, Гольковски смог собрать огромное количество глобальных данных.

Изменит правила игры для военной безопасности и космических исследований

Измеряя волны ELF, Golkowski был в состоянии обеспечить крупномасштабную диагностику области D, измеряя ее плотность, высоту и скорость, с которой она изменяется — изменяющий правила игры для исследования околоземного космического пространства, а также для военной безопасности.

 и точность сегодняшнего GPS навигации — в наших автомобилях, на наших телефонах, на наших запястьях — полагается на спутники 12000 миль над поверхностью Земли. Расстояние, которое должны пройти эти высокочастотные сигналы, ослабляет их и делает их уязвимыми для помех или подделки, обманывая приемник путем передачи ложных сигналов. Раздражает для путников, потенциально катастрофических для наземных сил.

Тем не менее, старая школа низкочастотной глобальной навигации опирается на наземные передатчики, которые отражают сигнал из нижних верхних слоев атмосферы, передавая его по всему миру пользователям. Такие системы избегают поездки на 12 000 миль, необходимых для достижения спутника, и намного более устойчивы к помехам и подделке. Но неизвестное состояние и активность верхних слоев атмосферы ограничивали точность радиусом примерно в одну милю, что было хорошо для кораблей и подводных лодок, которые использовали его для навигации по океану.

Теперь исследователи могут использовать выводы Гольковского для улучшения разрешения и точности низкочастотной навигации, что может сделать ее критически важным резервом для современных технологий.

Помимо достижений низкочастотных навигационных систем, исследования также повлияют на широкий спектр исследований в околоземном космическом пространстве.

 

18 Просмотрели

Похожие темы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

< !-- Top100 (Kraken) Counter --> Яндекс.Метрика