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    Due teste sono meglio di una:ICON e GOLD si uniscono per esplorare l'interfaccia della terra con lo spazio

    Particelle cariche nell'atmosfera terrestre, che compongono la ionosfera, creare bande di colore sopra la superficie terrestre, noto come flusso d'aria. ICONA, raffigurato nel concetto di questo artista, studierà la ionosfera da un'altezza di circa 350 miglia per capire come gli effetti combinati del tempo terrestre e del tempo spaziale influenzino questo strato di particelle ionizzate. Credito:NASA Goddard's Conceptual Image Lab/B. Monroe

    Come la Terra, lo spazio ha il tempo. Tranne che invece di venti vorticosi e acquazzoni di precipitazioni, la meteorologia spaziale è definita dallo spostamento dei campi elettrici e magnetici e dalle piogge di particelle cariche. All'inizio dello spazio, a partire da appena 60 miglia sopra la superficie terrestre, c'è uno strato dell'atmosfera che si sposta e cambia di concerto con entrambi i tipi di tempo.

    Sopra lo strato di ozono, la ionosfera è una parte dell'atmosfera terrestre dove le particelle sono state cotte in un mare di elettroni e ioni caricati elettricamente dalla radiazione solare. La ionosfera è mischiata con gli strati più alti e piuttosto sottili dell'atmosfera superiore neutra della Terra, rendendo questa regione un'area in costante mutamento che subisce il tira e molla tra le condizioni della Terra e quelle dello spazio. Sempre più, questi strati di spazio vicino alla Terra fanno parte del dominio umano, poiché è la casa non solo degli astronauti, ma ai segnali radio usati per guidare aeroplani e navi, e satelliti che forniscono i nostri sistemi di comunicazione e GPS. Comprendere i processi fondamentali che governano la nostra atmosfera superiore e la ionosfera è fondamentale per migliorare la consapevolezza situazionale che aiuta a proteggere gli astronauti, veicoli spaziali e umani a terra.

    Due nuove missioni della NASA stanno collaborando per esplorare questa zona poco conosciuta che è vicino a casa ma storicamente difficile da osservare. Le osservazioni su scala globale dell'arto e del disco, o ORO, strumento lanciato a bordo di un satellite per comunicazioni commerciali nel gennaio 2018, e l'esploratore della connessione ionosferica, o ICONA, la navicella spaziale verrà lanciata più tardi nel 2018. Insieme, forniranno le osservazioni più complete della ionosfera che abbiamo mai avuto.

    Dalla sua orbita geostazionaria, GOLD avrà una visione continua della Terra e della sua atmosfera esterna. Questa visualizzazione mostra la vista della Terra da GOLD. Poiché GOLD rimane situato al di sopra della stessa longitudine geografica, ICON passerà attraverso il suo campo visivo. I due prenderanno misurazioni complementari da diversi punti di vista, rendendo più facile identificare cosa ha causato un dato cambiamento nella ionosfera. Credito:Studio di visualizzazione scientifica della NASA

    Le due missioni forniscono prospettive distinte ma complementari:ICON, nell'orbita terrestre bassa, vola direttamente attraverso e appena sopra le regioni di interesse, acquisire dati remoti e in situ dettagliati sulle forze che modellano quest'area. ORO, in orbita geostazionaria sull'emisfero occidentale, costruirà una visione dell'intero disco della ionosfera e dell'alta atmosfera ogni mezz'ora, fornendo misurazioni dettagliate su larga scala dei processi correlati, una cadenza che la rende la prima missione in grado di monitorare il vero tempo meteorologico dell'alta atmosfera, piuttosto che i cicli più lunghi del suo clima. GOLD è anche in grado di concentrarsi su una regione più ristretta e scansionare più rapidamente, per integrare ulteriori piani di ricerca, se necessario.

    Le missioni potrebbero essere paragonate alla fotografia che conosciamo sulla Terra. GOLD è specializzato in paesaggi dal suo punto di vista 22, 000 miglia sopra la superficie del pianeta e ICON, a 350 miglia sopra la Terra, cattura primi piani dettagliati. Durante parti della sua orbita, ICON passa attraverso il campo visivo di GOLD e ogni missione otterrà un'istantanea unica della stessa regione. Questa sovrapposizione nei loro dati rende più facile identificare cosa ha causato un certo cambiamento nell'alta atmosfera in un dato momento.

    Un obiettivo condiviso per le missioni è misurare sistematicamente i cambiamenti meteorologici nell'alta atmosfera. Per la prima volta, saremo in grado di vedere come cambia l'atmosfera superiore in risposta agli uragani e alle tempeste geomagnetiche.

    La ionosfera è una regione di particelle cariche nello spazio vicino alla Terra che coesiste con i gas neutri nell'atmosfera superiore, che a volte sono modellati da eventi meteorologici nella bassa atmosfera. Credito:Goddard Space Flight Center/Duberstein della NASA

    "Pensavamo che solo il vento solare potesse influenzare la ionosfera, e solo la bassa atmosfera è stata influenzata dal clima terrestre, " ha detto Doug Rowland, Scienziato di missione ICON presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. Il vento solare è il flusso costante del Sole di particelle cariche e materiale magnetizzato. "Ma ora vedremo come quell'energia si accoppia".

    Diversi tipi di eventi meteorologici terrestri sono di particolare interesse. Scienziati dell'Università della California, Berkeley, Per esempio, hanno sviluppato un modello teorico delle ripercussioni di El Niño sulla ionosfera. Il loro modello suggerisce che il riscaldamento dell'Oceano Pacifico causato da El Niño provoca un aumento del vapore acqueo, che a sua volta aumenta la quantità di energia solare che l'atmosfera assorbe. Quel calore aggiunto fa sì che i modelli del vento fluttuano e alterano le condizioni nella ionosfera. Si sospetta inoltre che i cicloni tropicali abbiano effetti sulla ionosfera. I dati di ICON e GOLD dovrebbero rispondere a queste domande e rivelare ulteriormente meccanismi imprevisti all'opera.

    "Ci sono enormi sforzi di modellazione scientifica associati a entrambe queste missioni, "ha detto Sarah Jones, Scienziato della missione GOLD presso la NASA Goddard. "Abbiamo già modelli pieni di scienza davvero buona, ma queste nuove misurazioni porteranno a una migliore comprensione della fisica nei modelli".

    Strisce luminose di rosso e verde, noto come flusso d'aria, sono visibili in questa vista time-lapse dell'arto terrestre catturato dalla Stazione Spaziale Internazionale. Il bagliore dell'aria si verifica quando i gas nell'atmosfera superiore vengono caricati dalla radiazione solare, emettendo luce. Misurando la luce del bagliore dell'aria, ICON e GOLD impareranno molto sulle particelle neutre e cariche nell'alta atmosfera. Credito:NASA

    Oltre a lavorare insieme per determinare come i diversi tipi di energia fluiscono attraverso l'alta atmosfera, le due missioni hanno anche i propri obiettivi di ricerca. La scienza di GOLD si concentra sull'osservazione di ciò che guida il cambiamento:il Sole, Il campo magnetico terrestre e la bassa atmosfera, nell'alta atmosfera. GOLD è particolarmente interessato a come l'alta atmosfera reagisce alle tempeste geomagnetiche, che sono disturbi temporanei del campo magnetico terrestre innescati dall'attività solare. Durante la notte, GOLD esamina le interruzioni nella ionosfera:dense, bolle imprevedibili di gas carico che appaiono sopra l'equatore e i tropici, a volte interferendo con le comunicazioni radio.

    D'altra parte, ICON si concentra su come si comportano e interagiscono i gas carichi e neutri nell'alta atmosfera. Diverse forze, compresi i cambiamenti in venti neutri, gradienti di pressione e attività solare:agiscono simultaneamente sulla ionosfera; ICON è stato progettato per studiare ciascuno di essi individualmente, rendendo più facile per gli scienziati chiarire le relazioni causa-effetto.

    ICON e GOLD si uniscono a una piccola flotta di veicoli spaziali che studiano un vasto sistema interconnesso dallo spazio che circonda la Terra e altri pianeti fino ai limiti più remoti dei flussi di vento solare in costante flusso del Sole. Una terza missione nella flotta:la Termosfera di 16 anni, Ionosfera, Energetica e dinamica della mesosfera, o TEMPORIZZATO, integrerà specificamente i nuovi sforzi per studiare l'atmosfera superiore. TEMPORIZZATO, lanciato nel 2001, non porta tutti gli strumenti necessari per analizzare il moto delle particelle nell'alta atmosfera che ICON e GOLD portano allo sforzo, ma può ancora fornire misurazioni chiave da un terzo punto di vista per aiutare gli scienziati a riempire i pezzi del puzzle. Insieme forniranno informazioni chiave su come l'atmosfera superiore della Terra si collega al sistema spaziale dinamico e complesso che riempie il nostro sistema solare.


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