Хвиля атмосферного тиску, викликана виверженнями вулканів, може створювати екваторіальний плазмовий міхур (ЕПМ) в іоносфері, серйозно порушуючи супутниковий зв’язок. Висновки вчених опубліковані в журналі Scientific Reports.
Протягом дня іоносфера іонізується ультрафіолетовим випромінюванням Сонця, створюючи градієнт щільності електронів з найбільшою щільністю поблизу екватора. Однак порушення цього процесу, такі як рух плазми, електричних полів і нейтральних вітрів, можуть викликати утворення локальної неоднорідності підвищеної щільності плазми. Ця область може рости і розвиватися, створюючи бульбашкову структуру, звану ЕПМ. ЕПМ може затримувати радіохвилі і погіршувати роботу GPS.
Оскільки на ці градієнти щільності можуть впливати атмосферні хвилі, давно передбачалося, що вони формуються в результаті земних подій, таких як, наприклад, вулканічна активність. Для міжнародної групи під керівництвом доцента Ацукі Сінборі і професора YOшізумі Мійосі з Інституту космічних і земних досліджень навколишнього середовища (ISEE) Університету Нагоя виверження вулкана Тонга надало прекрасну можливість перевірити цю теорію.
Виверження вулкана Тонга було найбільшим підводним виверженням в історії. Це дозволило команді перевірити свою теорію за допомогою супутника Arase для виявлення випадків ЕПМ, а також супутника Himawari-8 для перевірки початкового приходу хвиль атмосферного тиску і наземних спостережень за іоносферою для відстеження руху іоносфери. Вони спостерігали нерівномірну структуру електронної щільності поперек екватора, що виникла після приходу хвиль тиску, породжених виверженням вулкана.
Група також зробила дивовижне відкриття. Вони вперше показали, що іоносферні флуктуації починаються від декількох хвилин до декількох годин раніше, ніж хвилі атмосферного тиску, що беруть участь в генерації плазмових бульбашок. Це може мати важливі наслідки, оскільки передбачає, що давня модель зв’язку геосфера — атмосфера — космосфера, згідно з якою іоносферні збурення виникають тільки після виверження, потребує перегляду.
Вони також виявили, що ЕПМ простягається набагато далі, ніж пророкують стандартні моделі. «Попередні дослідження показали, що утворення плазмових бульбашок на таких великих висотах — рідкісне явище, що робить це явище дуже незвичайним, — сказав Шінборі. — Ми виявили, що ЕПМ, утворений даними виверженням, досяг космосу навіть за межами іоносфери, припускаючи, що ми повинні звернути увагу на зв’язок між іоносферою і космосферою, коли відбуваються екстремальні природні явища, такі як виверження вулкана Тонга».
Іоносфера — це область верхніх шарів атмосфери Землі, де молекули і атоми іонізуються сонячним випромінюванням, створюючи позитивно заряджені іони. Область з найбільшою концентрацією іонізованих частинок називається F-областю, ця область знаходиться на висоті від 150 до 800 км над поверхнею Землі. F-область грає вирішальну роль в далекому радіозв’язку, відображаючи і заломлюючи радіохвилі, використовувані системами супутникового і GPS-стеження, назад на поверхню Землі.