10 dingen die je moet weten over de ionosfeer
Het is de thuisbasis van alle geladen deeltjes in de aardatmosfeer
De ionosfeer van de aarde overlapt de top van de atmosfeer en het begin van de ruimte. De zon kookt er gassen tot ze een elektron of twee verliezen, waardoor een zee van elektrisch geladen deeltjes ontstaat.
De ionosfeer is waar de aardatmosfeer en de ruimte elkaar ontmoeten
De ionosfeer strekt zich ruwweg 50 tot 400 mijl boven het aardoppervlak uit, precies aan de rand van de ruimte. Samen met de neutrale bovenste atmosfeer vormt de ionosfeer de grens tussen de onderste atmosfeer van de aarde – waar wij leven en ademen – en het vacuüm van de ruimte.
Het verandert – soms onvoorspelbaar
De ionosfeer verandert voortdurend. Omdat hij wordt gevormd wanneer deeltjes worden geïoniseerd door de energie van de zon, verandert de ionosfeer van de dagzijde van de aarde in de nachtzijde. Wanneer de nacht valt, wordt de ionosfeer dunner omdat de eerder geïoniseerde deeltjes ontspannen en weer tot neutrale deeltjes samensmelten. Maar er zijn ook meer onvoorspelbare veranderingen, veroorzaakt door factoren van zowel de aarde beneden als de ruimte boven, waardoor het moeilijk is om precies te weten hoe de ionosfeer er op een bepaald moment uit zal zien.
Het is de thuisbasis van veel van onze satellieten
Deze grens met de ruimte is precies waar veel van onze satellieten die op de aarde draaien, rondhangen, waaronder het internationale ruimtestation. Dat betekent dat deze satellieten kunnen worden beïnvloed door de voortdurend veranderende omstandigheden in de ionosfeer – waaronder plotselinge zwellingen van geladen deeltjes die de luchtweerstand van satellieten vergroten en hun levensduur verkorten, of hoe lang ze in een baan om de aarde kunnen blijven draaien.
Storingen in de ionosfeer kunnen signalen verstoren
De ionosfeer speelt ook een rol in onze dagelijkse communicatie- en navigatiesystemen. Radio- en GPS-signalen reizen door deze laag van de atmosfeer, of zijn afhankelijk van het weerkaatsen van de ionosfeer om hun bestemming te bereiken. In beide gevallen kunnen veranderingen in de dichtheid en samenstelling van de ionosfeer deze signalen verstoren.
Het wordt beïnvloed door het weer
Het weer op aarde, zoals orkanen of grote onweersystemen, kan drukgolven veroorzaken die omhoog rimpelen in de ionosfeer. Dit is een van de factoren die veranderingen in de ionosfeer kunnen veroorzaken.
Deze effecten zijn pas in de afgelopen 15 jaar ontdekt, toen gegevens van NASA-satellieten verbanden aan het licht brachten tussen weersomstandigheden en veranderingen in de ionosfeer van de aarde.
…En hij wordt ook beïnvloed door ruimteweer
Omdat de ionosfeer bestaat uit geladen deeltjes, reageert hij op unieke wijze op de veranderende magnetische en elektrische omstandigheden in de ruimte. Deze omstandigheden – samen met andere gebeurtenissen zoals uitbarstingen van geladen deeltjes – worden ruimteweer genoemd en houden meestal verband met zonneactiviteit. Samen met het gewone weer hier op aarde is ruimteweer de andere belangrijke factor die van invloed is op de ionosfeer.
De ionosfeer gloeit voortdurend
Airglow noemen we de heldere lichtbundels die uit de bovenste lagen van de atmosfeer schijnen. Het gebeurt wanneer atomen en moleculen in de bovenste atmosfeer, opgewonden door zonlicht, licht uitstralen om hun overtollige energie kwijt te raken. Het kan ook gebeuren wanneer door zonlicht geïoniseerde atomen en moleculen in botsing komen met een vrij elektron en dit vangen. In beide gevallen stoten ze een lichtdeeltje – een foton genaamd – uit om zich weer te ontspannen.
Airglow is niet alleen een mooi gezicht: het is een nuttige marker voor wat er in de ionosfeer gebeurt. Elk atmosferisch gas heeft zijn eigen favoriete kleur luchtgloed, afhankelijk van het gas, het hoogtegebied en het excitatieproces, zodat we luchtgloed kunnen gebruiken om te bestuderen waar deze gassen zich bevinden en hoe ze zich gedragen.
We bestuderen de ionosfeer met onzichtbare soorten licht
In januari 2018 hebben we GOLD – kort voor Global-scale Observations of the Limb and Disk – naar de ruimte gestuurd aan boord van een commerciële communicatiesatelliet. Vanaf zijn vaste uitkijkpunt 22.000 mijl boven het westelijk halfrond, creëert GOLD volledige schijfbeelden van de aarde in ver-ultraviolet licht, een type licht dat onzichtbaar is voor onze ogen, maar de dagelijkse veranderingen in de bovenste atmosfeer onthult.
We hebben zojuist de eerste ionosfeerbeelden van ICON
Op 10 oktober van dit jaar hebben we ICON – de Ionospheric Connection Explorer – gelanceerd om samen met GOUD de ionosfeer te bestuderen. Het ruimtevaartuig bevindt zich nu in een lage baan om de aarde, 360 mijl boven de aarde. ICON bestudeert de ionosfeer met behulp van een combinatie van airglow, onzichtbare golflengten van licht, en directe metingen van de omringende deeltjes. En de missie heeft zojuist haar eerste wetenschappelijke beelden teruggestuurd! Samen zullen GOLD en ICON ons helpen veel meer te weten te komen over de ionosfeer, het deel van de ruimte dat het dichtst bij huis ligt.