2022年1月15日,洪加汤加-洪加哈帕伊火山喷发时,向全世界发出了大气冲击波、音爆和海啸波。现在,科学家们发现火山的影响也到达了太空。

通过分析来自NASA电离层连接探测器(ICON)和欧洲航天局(ESA)Swarm卫星的数据,科学家们发现,在火山爆发后的几个小时内,飓风风速和不寻常的电流在电离层(地球在太空边缘的带电上层大气层)形成。

2022年1月15日,洪加汤加-洪加哈帕伊火山爆发,造成了许多影响,其中一些在此处进行了说明,在全世界乃至太空都能感受到这些影响。其中一些影响,如极端风和异常电流,由NASA的ICON任务和ESA(欧洲航天局)的Swarm探测到。图像不按比例缩放。
影像来源:NASA’s Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith

加州大学伯克利分校物理学家布莱恩·哈丁(Brian Harding)在一篇讨论这一发现的新论文中担任主要作者,他说:“这座火山造成了我们在现代所见过的最大的太空扰动之一。”。“它让我们能够测试人们对低层大气和太空之间的联系知之甚少的现象。”

“这座火山造成了我们在现代看到的最大的太空扰动之一。” 加州大学伯克利分校的物理学家、讨论这一发现的新论文的第一作者布莱恩·哈丁说。“它使我们能够测试低层大气与太空之间鲜为人知的联系。”

ICON于2019年发射升空,旨在确定地球天气如何与太空天气相互作用——这是一个相对较新的想法,取代了之前的假设,即只有来自太阳和太空的力才能在电离层边缘创造天气。2022年1月,当航天器经过南美洲时,它在电离层中观测到了由南太平洋火山触发的一次地球扰动。

“这些结果令人兴奋地展示了地球上的事件如何影响太空天气,以及太空天气如何影响地球。”位于华盛顿特区的NASA总部的NASA太阳物理部门的空间天气主管吉姆·斯潘说。“全面了解太空天气最终将帮助我们减轻其对社会的影响。”

GOES-17卫星拍摄了2022年1月15日洪加汤加-洪加哈帕伊火山水下喷发产生的伞云图像。新月形的弓形冲击波和无数的雷击也可见。
影像来源:NASA Earth Observatory image by Joshua Stevens using GOES imagery courtesy of NOAA and NESDIS

当火山爆发时,它将一股巨大的气体、水蒸气和灰尘喷向天空。爆炸还在大气中造成巨大的压力扰动,导致强风。随着风向上扩展到更薄的大气层,它们开始移动得更快。当强风到达电离层和太空边缘时,ICON记录的风速高达450英里/小时,这是该任务自发射以来测量的120英里高度以下的最强风速。

在电离层,极端的风也会影响电流。电离层中的粒子有规律地形成一股向东流动的电流,称为赤道电射流,由低层大气中的风提供动力。火山爆发后,赤道电喷流的峰值功率激增到正常功率的5倍,并急剧转向,在短时间内向西流动。

“看到地球表面发生的事情大大逆转了电喷流,这非常令人惊讶。”加州大学伯克利分校物理学家、这项新研究的合著者乔安妮·吴说。“这是我们之前只在强地磁暴(一种由太阳的粒子和辐射引起的太空天气)中见过的情况。”

这项发表在《地球物理研究快报》杂志上的新研究,增加了科学家对电离层如何受到地面和太空事件影响的理解。强赤道电喷流与电离层中物质的重新分布有关,这会干扰全球定位系统和通过该区域传输的无线电信号。

了解我们大气层的这个复杂区域在面对来自下方和上方的强大力量时如何反应是NASA研究的一个关键部分。NASA即将进行的地球空间动力学星座(Geospace Dynamics Constellation,简称GDC)任务将使用一组小型卫星,就像地面上的天气传感器一样,跟踪流经该地区的电流和大气风。通过更好地理解电离层电流的影响因素,科学家们可以更好地预测由此类干扰引起的严重问题。

了解我们大气层的这一复杂区域在面对来自上下的强大力量时如何反应是NASA研究的关键部分。NASA即将启动的NASA即将进行的地球空间动力学星座(Geospace Dynamics Constellation,简称GDC)任务将使用一组小型卫星,就像地面上的天气传感器一样,来跟踪该地区的电流和大气风。通过更好地了解影响电离层电流的因素,科学家们可以更有准备地预测由这种干扰引起的严重问题。

参考来源:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/sun/nasa-mission-finds-tonga-volcanic-eruption-effects-reached-space

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