_ Noul oamenilor de știință spațial senzorii scot în atenție studiile soare-Pământ

Senzorii mici, cu costuri reduse, dezvoltați de oamenii de știință spațiali de la Universitatea Texas din Dallas pentru a studia atmosfera superioară a Pământului recent – ​​și în mod neașteptat – au furnizat informații despre soare, ceva dispozitivele nu au fost concepute pentru a face acest lucru.

Dispozitivele, numite monitoare de scintilație ionosferică sau senzori ScintPi, vor fi din nou în centrul atenției, deoarece cercetătorii de la UT Dallas le vor implementa pentru a colecta date în timpul eclipsei totale de soare din 8 aprilie și pune-le la dispoziție pentru proiecte de știință cetățenească.

„Senzorii ScintPi primesc semnale radio de la sateliți, similare cu receptorii GPS din telefoanele mobile”, a spus dr. Fabiano Rodrigues, profesor asociat de fizică și membru, Eugene McDermott Distinguished Profesor la Școala de Științe Naturale și Matematică de la UT Dallas.

„Pot fi instalate și întreținute cu ușurință și ne costă aproximativ 600 USD pentru a construi, ceea ce este mult mai puțin decât versiunile comerciale care costă între 10.000 USD și 15.000 USD. ."

Deși senzorii ScintPi nu sunt menționați să înlocuiască complet monitoarele comerciale, aceștia pot fi utilizați în multe aplicații educaționale și științifice, a spus Rodrigues.

Semnalele radio schimbate între cele de la sol. dispozitivele și sateliții călătoresc printr-o regiune a atmosferei Pământului numită ionosferă. Radiația solară creează ionosfera prin îndepărtarea electronilor din atomii atmosferici, ceea ce are ca rezultat un înveliș de particule încărcate sau ioni în jurul Pământului.

Turbulențele și turbulențele din ionosferă pot afecta comunicațiile radio și calitatea GPS-ului. semnale radio. O mai bună înțelegere a dinamicii regiunii și a factorilor care o afectează îi ajută pe oamenii de știință să dezvolte modele pentru a prognoza variabilitatea cu mai multă acuratețe.

„Pe partea de lumină naturală a Pământului, când există cea mai mare radiație solară, există mai multă ionosferă — o densitate mai mare de electroni. Noaptea, densitatea electronilor scade și există mai puțină ionosferă", a spus Rodrigues, care folosește o varietate de echipamente de la sol pentru a studia ionosfera.

Așa cum parte din studiile sale postuniversitare, Josemaría Gómez Sócola, doctorand în inginerie electrică la Școala de Inginerie și Informatică Erik Jonsson, a dezvoltat senzorii ScintPi, astfel încât oamenii de știință și oamenii de știință din întreaga lume să poată aduna date despre densitatea ionilor. Timpul necesar semnalelor radio pentru a călători către și de la sateliți este utilizat pentru a determina densitatea ionilor în regiunea de deasupra locației unui senzor. Cercetarea a fost publicată în Journal of Space Weather and Space Climate.

Senzorii au fost instalați în 23 de locații din emisfera vestică, inclusiv în Brazilia, Honduras, Peru, Puerto Rico, Costa Rica, 12 S.U.A. state și Islanda, astfel încât oamenii de știință să poată studia ionosfera la latitudini joase, medii și înalte.

Isaac Wright BS, doctorand la fizică, a analizat datele de la senzorii adunați în 2022 și a observat ceva neobișnuit despre august. 28, 2022. Datele au arătat o scurtă degradare a semnalelor radio, dar cauza nu a fost o perturbare a ionosferei.

Cercetătorii au stabilit că semnalul a fost afectat de zgomotul rezultat dintr-o scurtă creștere a nivelului. de semnale radio de o anumită frecvenţă emanate de la soare. Explozia radio solară (SRB) a durat aproximativ 30 de minute.

„Acesta nu era ceea ce căutăm”, a spus Wright. „Senzorii noștri sunt proiectați să studieze ionosfera, nu evenimentele solare; cu toate acestea, am detectat o explozie radio solară, ceea ce arată că senzorii cu costuri reduse ca ai noștri ar putea fi utilizați pentru studii dincolo de ionosferă. Am arătat că putem cuantifica cât de mult exploziile radio solare și perturbațiile ionosferice afectează semnale precum GPS-ul."

Numai câteva explozii radio solare au fost raportate la banda de frecvență utilizată de GPS.

„Acest eveniment a fost interesant, deoarece a fost detectat la frecvența utilizată de rețeaua noastră de receptoare GPS”, a spus Rodrigues. „Și s-ar putea să fi ratat – unul dintre principalele radiotelescoape de la sol care detectează și raportează că SRB nu era operațional în această zi.”

„Configurația noastră experimentală pentru eclipsa totală de soare din 8 aprilie are două obiective: creșterea alfabetizării despre ionosfera Pământului și crearea de noi seturi de date care cuantifică efectele eclipselor asupra ionosferei”, a spus Rodrigues, care conduce Laboratorul de teledetecție a atmosferei superioare din Centrul William B. Hanson pentru Științe Spațiale.

Senzorii de-a lungul traseului eclipsei vor aduna date de la site-uri care vor experimenta o eclipsă parțială din New Hampshire, Pennsylvania și Illinois, precum și de la UT Dallas, care se află pe calea totalității.

Datele de la senzorul UTD sunt afișate pe un site web care captează și grafică concentrația de electroni din ionosferă pe parcursul a 48 de ore. Rodrigues intenționează să proiecteze aspectul în timp aproape real al electronilor pe un ecran mare din campus pentru a arăta spectatorilor modificările ionosferei în timpul eclipsei totale de soare.

În timpul eclipsei inelare de soare din 14 octombrie, 2023, care a avut loc în jurul prânzului în mare parte din Texas, senzorii ScintPi au măsurat scăderea concentrației de electroni în ionosferă, deoarece radiația de la soare a fost parțial blocată de lună și fotoionizarea a scăzut. După eclipsă, a revenit din nou pe măsură ce radiația solară a revenit la normal.

„În timpul eclipsei totale de soare, ne așteptăm să existe o scădere și mai mare a concentrației ionosferice lângă Dallas, deoarece ne aflăm în totalitate, iar Pământul va primi mult mai puține radiații de la soare”, a spus Rodrigues.

„Avem modele ale ionosferei, dar vrem să știm cât de bine se potrivesc aceste modele cu observațiile noastre. Cercetările pe care le facem la UT Dallas și măsurătorile pe care le facem pot ajuta la verificarea și rafinarea acestor modele.”

(Fluierul)