Ночью заряженные частицы от солнца, пойманные магнитосферой Земли, падают в атмосферу. Ударные частицы вырывают электроны из атомов в атмосфере, создавая одновременно красоту и хаос. Эти высокоэнергетические взаимодействия вызывают красочные северное и южное сияния. Но есть и минус: они рассеивают радиосигналы, нанося ущерб наземным и спутниковым коммуникациям.
Ученые отслеживают электрическую активность в ионосфере, измеряя распределение плазмы — формы, которую принимает материя, когда положительные ионы отделяются от своих электронов. Делая это, эксперты стремятся улучшить точность прогноза того, как электромагнитная энергия влияет на технологии и устройства землян.
Анализировать плазму в ионосфере — сложная задача. Ее распределение быстро меняется, а движения часто непредсказуемы. Кроме того, особая физика столкновений делает обнаружение истинного движения в нижней ионосфере чрезвычайно нелегким делом, пишет Phys.org.
Используя набор данных из радиолокационной системы ICEBEAR, эксперт по изучению ионосферы Магнус Иварсен и его коллеги применили новый алгоритм, который обнаруживает кластеры радиолокационных эхо-сигналов, указывающих на плазменные структуры размером до метра в поперечнике, и отслеживает их движение в ионосфере. По перемещению этих структур ученые могут делать выводы о свойствах электрического поля, вызывающего их движение.
Специалисты протестировали свою систему, используя данные за те дни, когда ионосферную активность было трудно анализировать с помощью обычных методов. Результаты согласуются с измерениями, полученными со спутников на низкой околоземной орбите, которые в настоящее время предлагают один из немногих по-настоящему эффективных способов понимания высокоэнергетических взаимодействий.
По словам экспертов, объединение данных высокого разрешения ICEBEAR с созданным алгоритмом позволяет отслеживать «танец» ионосферной плазмы — движение всплесков электрического поля. Однако они отмечают, что некоторые из этих всплесков могут быть слишком быстрыми или локализованными. В таком случае алгоритм их не распознает.
Примененный учеными метод поможет предсказать, когда и как будут нарушены наземные и спутниковые коммуникации в связи с солнечной активностью. В сочетании с технологиями компьютерного зрения они также позволят улучшить будущие коммуникации, чтобы электромагнитная активность в космосе не могла на них влиять.
Ранее космонавты показали полярное сияние с борта МКС.
