La previsione del tempo spaziale è ancora più difficile della normale meteorologia. La ionosfera, lo strato atmosferico superiore contenente particelle caricate dalla radiazione solare, influenza molti dei vitali sistemi di navigazione e comunicazione di oggi, comprese app di mappatura GPS e strumenti di navigazione in aereo. Essere in grado di prevedere l'attività degli elettroni carichi nella ionosfera è importante per garantire l'integrità delle tecnologie satellitari.

La ricerca geospaziale ha da tempo stabilito che alcuni cambiamenti nell'atmosfera sono causati dalla radiazione solare, attraverso meccanismi tra cui il vento solare, tempeste geomagnetiche, e brillamenti solari. Gli effetti di accoppiamento, o cambiamenti in uno strato atmosferico che influenzano altri strati, sono più controversi. I dibattiti includono l'estensione delle connessioni tra gli strati, e fino a che punto si estendono tali effetti di accoppiamento, e i dettagli dei processi coinvolti con questi effetti.

Uno degli eventi atmosferici su larga scala più scientificamente interessanti è chiamato riscaldamento stratosferico improvviso (SSW), in cui enormi onde nella troposfera, lo strato più basso dell'atmosfera in cui viviamo, si propagano verso l'alto nella stratosfera. Queste onde planetarie sono generate dall'aria che si muove su strutture geologiche come le grandi catene montuose; una volta nella stratosfera, interagiscono con le correnti a getto polari. Durante un importante SSW, le temperature nella stratosfera aumentano drasticamente nel giro di pochi giorni.

Un tempo si pensava che i cambiamenti indotti da SSW nella ionosfera fossero eventi diurni. Un recente studio condotto da Larisa Goncharenko del MIT Haystack Observatory, disponibile online e nel prossimo numero del Journal of Geophysical Research:Space Physics , ha esaminato un importante SSW del gennaio 2013 e il suo effetto sulla ionosfera notturna. Decenni di dati dalla struttura geospaziale del MIT Millstone Hill a Westford, Massachusetts; Osservatorio di Arecibo a Porto Rico; e il Global Navigation Satellite System (GNSS) è stato utilizzato per misurare vari parametri nella ionosfera e per separare l'effetto del SSW da altri, effetti noti.

Lo studio ha scoperto che la densità elettronica nella ionosfera notturna è stata drasticamente ridotta dagli effetti dell'SSW per diversi giorni:si è formato un buco significativo che si estendeva attraverso gli emisferi dalle latitudini 55 gradi S a 45 gradi N. Hanno anche misurato un forte movimento del plasma verso il basso e una diminuzione della temperatura degli ioni dopo il SSW.

"Goncharenko et al. mostrano chiaramente che la minore forzatura atmosferica associata al grande evento meteorologico chiamato SSW può anche influenzare la ionosfera a bassa e media latitudine, " dice Jorge L. Chau, capo del dipartimento di telerilevamento radar presso il Leibniz Institute of Atmospheric Physics. "In un certo senso la connessione era prevista, data la forte connettività tra le regioni; però, a causa di altri fattori concorrenti, mancanza di dati corretti, e, cosa più importante, la mancanza di perseveranza nella ricerca di tali collegamenti notturni, studi precedenti non hanno mostrato tali connessioni, almeno non così chiare. Le nuove scoperte aprono nuove sfide e opportunità per migliorare la comprensione della forzatura atmosferica inferiore nella ionosfera".

Questi risultati significativi di Goncharenko e colleghi sono anche presentati come un punto culminante della ricerca AGU in EOS.

Comprendere come gli eventi lontani e in altri strati dell'atmosfera influenzano la ionosfera è una componente importante delle previsioni meteorologiche spaziali; è necessario ulteriore lavoro per definire con precisione i meccanismi con cui gli SSW influenzano la ionosfera notturna e altri effetti di accoppiamento.

"I grandi depauperamenti nella ionosfera notturna mostrati in questo studio sono potenzialmente importanti per il clima spaziale vicino alla Terra in quanto possono influire sul modo in cui l'atmosfera superiore risponde alle tempeste geomagnetiche e influenzare il verificarsi di irregolarità della ionosfera, "dice Nick Pedatella, scienziato presso l'Osservatorio d'alta quota del Centro nazionale per la ricerca atmosferica. "Le deplezioni osservate nella ionosfera notturna forniscono un altro punto di riferimento per testare la fedeltà delle simulazioni del modello dell'impatto degli SSW sulla ionosfera".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.