NASA изучит загадочный район над Северным полюсом

Странные вещи происходят в атмосфере Земли на высоких широтах. Около полудня по местному времени, когда Солнце находится в самой высокой точке, над головой проходит воронкообразный зазор в магнитном поле нашей планеты. Магнитное поле Земли защищает нас от солнечного ветра, потока заряженных частиц, извергающихся от Солнца. Разрыв в этом поле, называемый полярным куспидом, позволяет солнечному ветру получить прямой доступ к атмосфере Земли.

Магнитное поле Земли

Торможение в небесах

Радио и GPS-сигналы ведут себя странно, когда проходят через эту часть неба. За последние 20 лет ученые и операторы космических аппаратов заметили еще кое-что необычное, когда космические аппараты проходят через этот регион: они замедляются.

«На высоте около 400 км над Землей космические корабли ощущают большее сопротивление, как будто они столкнулись с лежачим полицейским”, – сказал Марк Конде, физик из Университета Аляски в Фэрбенксе и главный исследователь эксперимента НАСА в области куспида-2, или CREX-2.

Это потому, что воздух в куспиде заметно плотнее, чем в других местах на орбитах космических аппаратов вокруг Земли. Но никто не знает, почему и как. Понимая силы, действующие в куспиде, ученые надеются лучше предвидеть изменения в траекториях космических кораблей. Окно запуска CREX-2, который стартует из Анденеса, Норвегия, открывается в 4:00 EST 1 декабря 2021 года.

Отсрочка CREX-2

CREX-2 сначала был нацелен на то, чтобы больше узнать о динамике куспида в 2019 году, но, хотя все системы были готовы к запуску, миссия так и не сдвинулась с мертвой точки. В то время солнечная активность была низкой, и в результате условия космической погоды не подходили для миссии во время начального окна запуска. Пандемия COVID-19 еще больше отложила полет.

Теперь, после почти двухлетней задержки, CREX-2 снова готовится к полету в надежде ответить на вопросы о куспиде. Команда настроена оптимистично; На этот раз Солнце находится в более активной стадии своего естественного цикла , что увеличивает шансы на то, что условия космической погоды будут благоприятными для их миссии по изучению необычно плотной области атмосферы.

Миссия CREX-2

Хотя плотность атмосферы Земли быстро уменьшается с высотой, она остается неизменной по горизонтали. То есть на любой заданной высоте атмосфера вокруг земного шара имеет примерно одинаковую плотность.

За исключением куспида, который находится на высоте 400 км, на этой высоте есть воздушный карман, который примерно в полтора раза плотнее, чем другой воздух.

Миссия предназначена для измерения множества факторов, которые потенциально могут объяснить, как плотный воздух куспида остается взвешенным. Затем, по словам Конде, ученые могут «попытаться разобраться, кто из них выполняет эту работу».

Возможные объяснения

Одна из возможностей связана с электрическими и магнитными эффектами в ионосфере, слое верхней атмосферы Земли, который ионизируется Солнцем, что означает, что она содержит электрически заряженные частицы. Электродинамика может косвенно поддерживать более плотный воздух или вызывать нагрев, который генерирует вертикальные ветры, чтобы удерживать плотный воздух. CREX-2 имеет набор инструментов, предназначенных для измерения этих эффектов.

Другое объяснение может заключаться в том, что воздух во всей вертикальной колонне куспида плотнее, чем его окружение. Сложенный поверх более тяжелого воздуха, плотный воздух на высоте 400 км останется плавучим. Но наличие столба более тяжелого воздуха должно также вызывать горизонтальные или даже вихревые ветры, которые CREX-2 должен обнаружить.

Будущий опыт

И это будет стильно. Ракета выбрасывает 20 канистр размером с банку с газировкой, каждая из которых оснащена собственным маленьким ракетным двигателем, в четырех направлениях. Канистры рассчитаны на разрыв на разной высоте. Когда они взрываются, они выделяют индикаторы пара – частицы, часто встречающиеся в фейерверках, которые светятся от рассеяния солнечного света или при воздействии кислорода – в трехмерную сетку в небе. Ветер раскрасит небо этими светящимися облаками, показывая, как движется воздух в этой необычной части атмосферы.

Этот аспект миссии требует сложной логистики.

Фиолетовые и синие точки и белые волнистые линии на фоне темного неба.
Разноцветные облака, образовавшиеся в результате выброса индикаторов пара от двух ракет, позволяют ученым измерять ветер.
Источник: НАСА / Ли Вингфилд

Поймать момент

Команде необходимо увидеть эти индикаторы с нескольких точек зрения, чтобы получить полное представление о структуре ветра. Ученые, в том числе аспиранты, будут размещены по всей Скандинавии для фотографирования трассеров в течение 20-30 минут. Один студент снимет их с самолета, летящего из Рейкьявика, Исландия, а другие будут снимать свечение с двух мест на норвежском острове Шпицберген.

Для запуска необходимы некоторые условия «Златовласки». Куспид присутствует только около полудня, но небо должно быть темным, чтобы было видно свечение трассеров. Вот почему CREX-2 будет запускаться в середине зимы, когда в этих крайних северных широтах очень мало солнечного света.

Больше новостей от NASA

Читайте огляди:

-->