Lapisan molekul padat dan zarah-zarah yang dikionkan secara elektrik, yang dipanggil ionosfera, digantung di atmosfera atmosfer bumi yang bermula kira-kira 35 batu (60 kilometer) di atas permukaan bumi dan terbentang melebihi 620 batu (1,000 km). Sinaran suria datang dari zarah bufet di atas yang digantung di lapisan atmosfera. Isyarat radio dari bawah memantul ionosfera kembali ke instrumen di atas tanah. Di mana ionosfera bertindih dengan medan magnet, langit meletup dalam paparan cahaya yang cemerlang yang luar biasa untuk dilihat.
Di manakah ionosfera?
Beberapa lapisan berbeza membentuk atmosfera Bumi, termasuk mesosfera, yang bermula 31 batu (50 km), dan termosfera, yang bermula pada 53 batu (85 km) ke atas. Iosfera terdiri daripada tiga bahagian dalam mesosfera dan termosfera, berlabel lapisan D, E dan F, menurut UCAR Centre for Science Education.
Sinaran ultraviolet yang melampau dan sinar-X dari matahari membombardir atmosfera atas atmosfera ini, memetik atom dan molekul yang dipegang dalam lapisan tersebut. Radiasi yang berkuasa melepaskan elektron bercas negatif dari zarah, mengubah cas elektrik zarah tersebut. Muncul awan elektron bebas dan zarah yang dikenakan, disebut ion, membawa kepada nama "ionosfera." Gas terion, atau plasma, bercampur dengan suasana yang lebih padat, neutral.
Kepekatan ion dalam ionosfera berbeza-beza dengan jumlah sinaran matahari yang diturunkan di bumi. Iosfera tumbuh padat dengan zarah yang dikenakan pada siang hari, tetapi ketumpatan itu berkurang pada waktu malam kerana zarah-zarah yang dikenakan dikombinasikan dengan elektron-optik pengalih. Keseluruhan lapisan ionosfera muncul dan hilang semasa kitaran harian ini, menurut NASA. Sinaran suria juga berfluktuasi dalam tempoh 11 tahun, bererti matahari mungkin mengeluarkan radiasi yang lebih kurang bergantung pada tahun ini.
Suara suria dan angin surut letupan angin menyalurkan perubahan secara tiba-tiba di ionosfera, bersama-sama dengan angin ketinggian tinggi dan sistem cuaca yang teruk di Bumi di bawah.
Cahayalah langit
Permukaan panas matahari yang terik mengusir aliran zarah-zarah yang sangat berkuasa, dan aliran ini dikenali sebagai angin suria. Menurut Marshall Space Flight Centre NASA, angin suria terbang melalui angkasa sekitar 40 km (40 km) sesaat. Apabila mencapai medan magnet bumi dan ionosfera di bawah, angin solar menanggalkan tindak balas kimia yang berwarna-warni di langit malam yang disebut aurora.
Apabila angin matahari cambuk di Bumi, planet ini tetap dilindungi di belakang medan magnetnya, juga dikenali sebagai magnetosfera. Dikeluarkan dengan menebal besi lebur di teras Bumi, magnetosfera menghantar perlumbaan radiasi matahari ke arah tiang sama ada. Di sana, zarah-zarah yang bertaburan bertabrakan dengan bahan kimia yang berputar di ionosfera, menghasilkan auroras spellbinding.
Para saintis telah mendapati bahawa medan magnet matahari sendiri mengikis bumi yang lemah, mengalihkan aurora ke arah malam di planet ini, seperti yang dilaporkan oleh Mekanik Popular.
Berhampiran bulatan Arktik dan Antartika, corak aurora melintasi langit setiap malam, menurut National Geographic. Tirai lampu berwarna-warni, yang dikenali sebagai aurora borealis dan aurora australis, masing-masing digantung kira-kira 620 batu (1,000 km) di atas permukaan bumi. Auroras bercahaya hijau kuning apabila ion menyerang zarah oksigen di ionosfera bawah. Cahaya kemerahan sering mekar di sepanjang tepi aurora, dan purples dan blues juga muncul di langit malam, walaupun ini jarang terjadi.
"Penyebab aurora agak diketahui, tetapi ia tidak dapat diselesaikan sepenuhnya," kata Toshi Nishimura, ahli geofizik di Boston University. "Contohnya, apa yang menyebabkan jenis warna aurora, seperti ungu, masih misteri."
Siapa Steve?
Di luar aurora, ionosfera juga menjadi tuan rumah kepada pertunjukan cahaya yang menarik.
Pada tahun 2016, saintis warga negara melihat fenomena yang sangat menarik, yang para saintis berjuang untuk menerangkan, Space.com tapak kakak Live.com yang dilaporkan sebelum ini. Sungai terang cahaya putih dan merah muda mengalir ke atas Kanada, yang jauh lebih selatan daripada kebanyakan aurora. Kadang-kadang, sengkang hijau menyertai campuran. Lampu-lampu misteri itu dinamai Steve dalam penghormatan kepada filem animasi "Over the Hedge" dan kemudian dijenamakan semula sebagai "Peningkatan Pelancaran Termal Termal Kuat" - masih STEVE untuk pendek.
"Kami telah mengkaji aurora selama beratus-ratus tahun, dan kami tidak boleh, dan masih tidak boleh, menjelaskan apa yang Steve," kata Gareth Perry, seorang saintis cuaca angkasa di New Jersey Institute of Technology. "Ini menarik kerana pelepasan dan sifatnya tidak seperti apa pun yang kita perhatikan, sekurang-kurangnya dengan optik, di ionosfera."
Menurut kajian 2019 dalam jurnal Penyelidikan Geophysical Letters, jalur hijau di STEVE boleh berkembang sama dengan cara bentuk aurora tradisional, seperti zarah yang dikenakan hujan di atas atmosfera. Namun, di STEVE, sungai cahaya kelihatan bersinar apabila zarah-zarah dalam ionosfera bertabrakan dan menghasilkan haba di antara mereka.
Komunikasi dan navigasi
Walaupun reaksi dalam ionosfera melukis langit dengan warna yang terang, mereka juga boleh mengganggu isyarat radio, mengganggu sistem navigasi dan kadang-kadang menyebabkan pemadaman kuasa yang meluas.
Ionosfera mencerminkan transmisi radio di bawah 10 megahertz, membolehkan tentera, syarikat penerbangan dan saintis menghubungkan sistem radar dan komunikasi dalam jarak jauh. Sistem ini berfungsi dengan baik apabila ionosfera lancar, seperti cermin, tetapi ia boleh terganggu oleh penyelewengan plasma. Penghantaran GPS melalui ionosfera dan dengan itu menanggung kelemahan yang sama.
"Semasa ribut geomagnetik yang besar, atau peristiwa cuaca, arus dapat mendorong arus lain di tanah, grid elektrik, saluran paip, dan lain-lain dan mendatangkan malapetaka," kata Perry. Salah satu ribut solar itu menyebabkan pemadaman Quebec yang terkenal pada tahun 1989. "Tiga puluh tahun kemudian, sistem elektrik kami masih terdedah kepada peristiwa-peristiwa seperti itu."
Para saintis mengkaji ionosfera menggunakan radar, kamera, instrumen terikat satelit dan model komputer untuk memahami dengan lebih baik dinamik fizikal dan kimia di rantau ini. Berbekalkan pengetahuan ini, mereka berharap dapat meramal lebih baik gangguan di ionosfera dan mencegah masalah yang boleh menyebabkan di bawah.
