それらは夜明けに高度約 150 キロメートルに現れます。午前中に空から降りてくる奇妙なレーダーブリップは、日が進むにつれて 20 キロメートル降下するにつれて強くなります。その後、午後には 150 km まで上昇し、日没とともに姿を消します。これらのレーダーエコーは、何十年も研究者を困惑させてきました。そして今、新しい研究により、それらの原因がついに説明されるかもしれません.
レーダー画面で一見したところ、エコーは、はるかに短い波長で動作する気象レーダーに表示される降水量の少ないゾーンと激しい降水量のゾーンと大差ないように見えます。神秘的ではありますが、高高度のレーダーエコーはある程度予測可能であると、ボストン大学 (BU) の宇宙物理学者 Meers Oppenheim は述べています。まず、落ちたり上がったりする彼らの日常生活があります。次に、日食の際に弱くなり、太陽フレアの際に強くなるという事実があります。これらはすべて太陽が引き金の可能性を示唆しているが、正確な原因は明らかではないとオッペンハイムは言う。謎に加えて、上層大気を探査しているロケットや人工衛星はエコーを見ません。
現在、オッペンハイムと同僚であり、BU の宇宙物理学者でもあるヤコフ ディマントは、考えられる説明を思いつきました。ファントムエコーは、太陽からの非常にエネルギーの高い紫外線 (UV) 放射が上層大気の比較的狭い層でガス分子に衝突したときに始まる、と研究者は述べています。オッペンハイムは、高度約 150 km にあるこの層を「吸収のスイート スポット」と表現しています。より高い高度では、空気が非常に薄いため、放射線はそこでのガス分子と強く相互作用しません。より低い高度では、放射線は上空にある大気によって大幅に遮断されます。しかし、層内では、紫外線が分子から電子を奪い、冷たくて非常にまばらな大気を荷電粒子の薄いスープにする、とオッペンハイムは説明する。 (荷電粒子のこの層は、放射線の特定の有害な波長を遮断するという点で、大気のオゾン層にいくぶん似ています。)
次に、自由範囲の光電子、それらが由来するはるかに重い分子間の相互作用、および地球の磁場の線が、音波のようなものである大気密度の変動を設定し、より重い粒子の濃度が平均よりも高くなります宇宙のいくつかの領域では、他の領域では低密度ゾーンです。それがレーダーの反響として伝わってくるものであり、研究者は Geophysical Research Letters の最新号でオンラインで報告しています。 .
チームは、大気の 10 メートル スライス内の数十億個の個々の粒子の動きのスーパーコンピューター シミュレーションを使用して、そのアイデアを確認しました。結果は、フリーレンジ電子が超音速で始まり、すぐに減速し、より重いガス分子と衝突するにつれてエネルギーを失うことを示唆しています.
では、なぜこれまで誰もこれを理解できなかったのでしょうか。オッペンハイム氏によると、放射線で揚げられた大気中の多種多様な分子と、それらのさまざまな寿命 (短命なものもあれば長寿命のものもある) により、コンピューター シミュレーションは非常に困難になります。 「単純だったら、1960 年代に解明されていただろう。」
高エネルギーの光電子が謎のエコーの生成に重要な役割を果たしているというチームの考えは、「非常に有望な始まりであり」、「正しい方向への一歩」であると、イリノイ大学アーバナ シャンペーン校の宇宙物理学者 Erhan Kudeki は述べています。 、作業に関与していませんでした。さらに、このプロセスにおける太陽の役割は、エコーが夜明けと夕暮れに非常に速くオンとオフを切り替える方法を説明するのに役立つ、と彼は付け加えます。プロセスの高解像度モデルを含むさらなる分析は、地球の大気のこの謎めいたスライスで何が起こっているかを明らかにするのに役立つはずです.
その間、レーダーエコーの毎日の上下移動は、科学者が大気の潮汐、太陽と月の位置の変化によって影響を受ける気圧の変化などの他の動きを追跡するのに役立つ可能性があります。ほとんどの計測器はそのような潮汐を検出できませんが、レーダー エコーはその動きを明らかにするマーカーとして機能する可能性があります。他の研究では、これらの潮汐を地上付近の大気の降水量と気温の変動に関連付けているため、研究者はエコーの動きを使用して、広い範囲の天気予報を微調整するのに役立つ可能性があります.
