Μυστήριο ραντάρ ηχώ στον ουρανό εξηγείται;
Εμφανίζονται την αυγή σε υψόμετρο περίπου 150 χιλιομέτρων:περίεργα χτυπήματα ραντάρ που κατεβαίνουν από τον ουρανό κατά τη διάρκεια του πρωινού, δυναμώνουν καθώς πέφτουν 20 χιλιόμετρα καθώς προχωρά η ημέρα. Στη συνέχεια ανεβαίνουν στα 150 χλμ. το απόγευμα, πριν εξαφανιστούν με το ηλιοβασίλεμα. Αυτές οι ηχώ ραντάρ έχουν προβληματίσει τους ερευνητές εδώ και δεκαετίες. Και τώρα μια νέα μελέτη μπορεί επιτέλους να έχει μια εξήγηση για το τι τις προκαλεί.
Με την πρώτη ματιά σε μια οθόνη ραντάρ, οι ηχώ δεν φαίνονται πολύ διαφορετικές από τις ζώνες ελαφριάς και έντονης βροχόπτωσης που εμφανίζονται στα ραντάρ καιρού, τα οποία λειτουργούν σε πολύ μικρότερα μήκη κύματος. Και παρόλο που είναι μυστηριώδεις, οι ηχώ του ραντάρ σε μεγάλο υψόμετρο είναι κάπως προβλέψιμες, λέει ο Meers Oppenheim, διαστημικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης (BU). Πρώτον, υπάρχει η καθημερινότητά τους να πέφτουν και να σηκώνονται. Έπειτα, υπάρχει το γεγονός ότι εξασθενούν κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης και ενισχύονται κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλαμψης. Όλα αυτά δείχνουν τον ήλιο ως πιθανό έναυσμα, αλλά το πώς ακριβώς δεν είναι ξεκάθαρο, λέει ο Oppenheim. Προσθέτοντας στο μυστήριο, οι πύραυλοι και οι δορυφόροι που διερευνούν την ανώτερη ατμόσφαιρα δεν βλέπουν τον απόηχο.
Τώρα, ο Oppenheim και ο συνάδελφός του Yakov Dimant, επίσης διαστημικός φυσικός στο BU, έχουν βρει μια πιθανή εξήγηση. Οι ηχώ-φάντασμα ξεκινούν, λένε οι ερευνητές, όταν η εξαιρετικά ενεργητική υπεριώδης ακτινοβολία (UV) από τον ήλιο χτυπά μόρια αερίου σε ένα σχετικά στενό στρώμα της ανώτερης ατμόσφαιρας. Το Oppenheim περιγράφει αυτό το στρώμα, το οποίο βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 150 km, ως «ένα γλυκό σημείο απορρόφησης». Σε μεγαλύτερα υψόμετρα, ο αέρας είναι τόσο αραιός που η ακτινοβολία δεν αλληλεπιδρά έντονα με τα μόρια αερίου εκεί. σε χαμηλότερα υψόμετρα, η ακτινοβολία εμποδίζεται σε μεγάλο βαθμό από την υπερκείμενη ατμόσφαιρα. Εντός του στρώματος, ωστόσο, η ακτινοβολία UV καταστρέφει τα ηλεκτρόνια από τα μόρια, καθιστώντας την ψυχρή και εξαιρετικά αραιή ατμόσφαιρα μια λεπτή σούπα φορτισμένων σωματιδίων, εξηγεί ο Oppenheim. (Αυτό το στρώμα φορτισμένων σωματιδίων μοιάζει κάπως με το στρώμα του όζοντος της ατμόσφαιρας καθώς εμποδίζει ορισμένα επιβλαβή μήκη κύματος ακτινοβολίας.)
Στη συνέχεια, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των φωτοηλεκτρονίων ελεύθερης εμβέλειας, των πολύ βαρύτερων μορίων από τα οποία προήλθαν και των γραμμών στο μαγνητικό πεδίο της Γης δημιουργούν διακυμάνσεις στην ατμοσφαιρική πυκνότητα που είναι κάτι σαν ηχητικά κύματα, με πυκνότερες από το μέσο όρο συγκεντρώσεις των βαρύτερων σωματιδίων σε ορισμένες περιοχές του διαστήματος και ζώνες χαμηλής πυκνότητας σε άλλες. Αυτό είναι που εμφανίζεται ως ηχώ στο ραντάρ, αναφέρουν οι ερευνητές στο διαδίκτυο στο τελευταίο τεύχος του Geophysical Research Letters .
Η ομάδα επιβεβαίωσε την ιδέα της χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπερυπολογιστών των κινήσεων δισεκατομμυρίων μεμονωμένων σωματιδίων μέσα σε ένα κομμάτι της ατμόσφαιρας 10 μέτρων σε μια πλευρά. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι τα ηλεκτρόνια ελεύθερης εμβέλειας ξεκινούν με υπερηχητικές ταχύτητες, αλλά σύντομα επιβραδύνονται και χάνουν ενέργεια καθώς συγκρούονται με βαρύτερα μόρια αερίου.
Γιατί λοιπόν κανείς δεν το είχε καταλάβει πριν; Η μεγάλη ποικιλία μορίων στην ατμόσφαιρα τηγανισμένη με ακτινοβολία, καθώς και η ποικίλη διάρκεια ζωής τους (κάποια εφήμερα, κάποια μακρόβια), κάνουν τις προσομοιώσεις σε υπολογιστή πολύ δύσκολες, λέει ο Oppenheim. "Αν ήταν απλό, θα είχε φανεί στη δεκαετία του 1960."
Η ιδέα της ομάδας ότι τα υψηλής ενέργειας φωτοηλεκτρόνια παίζουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία των μυστηριωδών ηχών «είναι μια πολλά υποσχόμενη αρχή» και «ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση», λέει ο Erhan Kudeki, διαστημικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Illinois, Urbana-Champaign. , ο οποίος δεν ασχολήθηκε με το έργο. Επιπλέον, προσθέτει, ο υποτιθέμενος ρόλος του ήλιου στη διαδικασία βοηθά να εξηγηθεί πώς οι ηχώ ανάβουν και σβήνουν πολύ γρήγορα την αυγή και το σούρουπο. Περαιτέρω αναλύσεις, συμπεριλαμβανομένων μοντέλων υψηλότερης ανάλυσης των διαδικασιών, θα πρέπει να βοηθήσουν να διευκρινιστεί τι συμβαίνει σε αυτό το αινιγματικό κομμάτι της ατμόσφαιρας της Γης, λέει ο Kudeki.
Εν τω μεταξύ, οι καθημερινές μεταναστεύσεις πάνω-κάτω των ηχών του ραντάρ μπορεί να βοηθήσουν τους επιστήμονες να παρακολουθούν άλλες κινήσεις, όπως τις ατμοσφαιρικές παλίρροιες, τις αλλαγές στην πίεση του αέρα που επηρεάζονται από τις ποικίλες θέσεις του ήλιου και της σελήνης. Τα περισσότερα όργανα δεν μπορούν να ανιχνεύσουν τέτοιες παλίρροιες, αλλά οι ηχώ του ραντάρ μπορεί να χρησιμεύσουν ως δείκτες που κάνουν εμφανείς τις κινήσεις τους. Επειδή άλλες μελέτες έχουν συνδέσει αυτές τις παλίρροιες με τις διακυμάνσεις της βροχόπτωσης και της θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα κοντά στο επίπεδο του εδάφους, οι ερευνητές θα μπορούσαν μια μέρα να χρησιμοποιήσουν τις κινήσεις των ηχών για να βοηθήσουν στον ακριβή συντονισμό των καιρικών προγνώσεων σε ευρείες περιοχές.
