Их выводы могут существенно повлиять на наше понимание космической погоды. Несмотря на то, что космическая погода невидима невооруженным глазом, она может иметь серьезные пагубные последствия для современной технологической инфраструктуры, включая системы электросвязи, навигации и электроснабжения.
Исследователи впервые заметили, что независимо от полушария или времени года полярная ионосфера подвержена постоянному электрическому току, создаваемому изменениями давления в солнечном ветре.
«Это открытие – новая часть физики, которую нам нужно понять и с которой нужно работать», – сказал Роберт Клауэр, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Брэдли Технологического института штата Вирджиния. "Это немного удивительно, потому что, когда у вас есть ток, вы обычно ожидаете отношения напряжений, где сопротивление и ток обратно пропорциональны – высокое сопротивление равняется малому току; низкое сопротивление равняется большому току."
Эти наблюдения за космической погодой позволяют исследователям наблюдать, как поведение Солнца и солнечного ветра – непрерывный сверхзвуковой поток заряженных частиц от Солнца – изменяется со временем и как магнитное поле Земли реагирует на изменения солнечного ветра. Наблюдения помогают построить подробную и надежную модель космической погоды.
Они надеются, что со временем прогнозы космической погоды станут такими же надежными, как сегодняшние предупреждения о зимних штормах.
Проект по разработке и развертыванию этих автономных станций сбора данных в Антарктике, финансируемый из 2 долларов США.Награда в размере 7 миллионов NSF за семилетний период. NSF управляет U.S. Антарктическая программа, в рамках которой она поддерживает исследователей по всей стране, обеспечивает материально-техническую поддержку исследований и управляет тремя круглогодичными станциями в Антарктиде.
Клауэр и его команда спроектировали и вручную построили шесть автономных станций сбора данных и по частям установили их возле географического Южного полюса для первоначального тестирования. После успешного тестирования автономные станции сбора данных были размещены вдоль 40-градусного магнитного меридиана (долготы) в глубине южной полярной шапки под полярными сияниями.
Станции, расположенные в суровых условиях отдаленного Восточного Антарктического плато, являются аналогом в Южном полушарии магнитно-подобной цепи в Гренландии.
Клауэр и его команда по исследованию магнитосферы и ионосферы наблюдали за системами электрического тока в магнитосфере, в частности за токами, которые связаны с ионосферой. Летом в Северном полушарии больше прямого солнечного света в атмосфере, что означает, что больше атомов ионизировано.
Это явление создает ионосферу с высокой проводимостью в летние месяцы и с плохой проводимостью зимой.
«Солнечный ветер взаимодействует с магнитным полем Земли аналогично жидкости, но является электропроводящей жидкостью», – сказал Клауэр.
Сеть станций сбора данных в Гренландии позволила исследователям проводить измерения в Северном полушарии.
До недавнего времени эти данные были разделены на летние и зимние, и информация, собранная в течение зимних месяцев, использовалась для приблизительного определения того, что происходило в Южном полушарии в течение северного лета.
«У нас не было полной картины того, что происходило в космической среде, потому что мы могли наблюдать только одно полушарие, но силовые линии магнитного поля связаны с обоими полушариями», – сказал Клауэр. "Было важно, чтобы мы смотрели на них одновременно."
Станции работают автономно и питаются от солнечных батарей в течение нескольких месяцев в Антарктике летом и от свинцово-кислотных батарей зимой.
Станции содержат набор инструментов, в том числе двухчастотный GPS-приемник, который отслеживает изменения сигнала, вызванные неоднородностями плотности в ионосфере, и два типа магнитометров, которые измеряют переменную силу и направление магнитных полей. Данные передаются в Блэксбург, штат Вирджиния, через спутники Iridium.
Команда Clauer продолжит сбор информации с обоих наборов станций обработки данных. Они надеются работать в течение 11-летнего цикла солнечной активности, в зависимости от накопления снега.