C'è caos nel cielo notturno a circa 60-600 miglia sopra la superficie terrestre. Chiamata ionosfera, questo strato dell'atmosfera terrestre viene colpito dalla radiazione solare che rompe i legami degli ioni. Gli elettroni liberi e gli ioni pesanti vengono lasciati indietro, costantemente in collisione.

Questa danza è stata precedentemente misurata attraverso un metodo chiamato radar a dispersione incoerente nell'emisfero settentrionale, dove i ricercatori inviano onde radio nella ionosfera. Gli elettroni nell'atmosfera disperdono l'onda radio "incoerentemente". I modi in cui si diffondono raccontano ai ricercatori delle particelle che popolano lo strato.

Ora, i ricercatori hanno utilizzato il radar in Antartide per effettuare le prime misurazioni dalla regione antartica. Hanno pubblicato i loro risultati preliminari il 17 settembre, 2019, nel Journal of Atmospheric and Oceanic Technology .

"Il radar a dispersione incoerente è attualmente lo strumento più potente disponibile per investigare la ionosfera perché copre un'ampia gamma altitudinale e osserva parametri ionosferici essenziali come la densità elettronica, velocità degli ioni, temperatura di ioni ed elettroni, così come le composizioni di ioni, "ha detto Taishi Hashimoto, assistente professore presso l'Istituto Nazionale di Ricerca Polare in Giappone. Sebbene questi radar siano potenti, sono anche rari a causa delle loro dimensioni e della richiesta di energia.

Utilizzando il programma del radar Antartico Syowa Mesosphere-Stratosphere-Troposphere/Incoherent Scatter (PANSY), il radar atmosferico più grande e con la migliore risoluzione dell'Antartico, i ricercatori hanno eseguito le prime osservazioni radar a dispersione incoerente nell'emisfero australe nel 2015. Hanno anche effettuato la prima osservazione di 24 ore nel 2017. Durante l'analisi di queste osservazioni, Hashimoto e il team si aspettavano di vedere differenze significative tra le misurazioni del sud e le misurazioni del nord, poiché la bassa atmosfera terrestre ha una forte asimmetria tra gli emisferi.

"Chiaramente, le osservazioni nell'emisfero australe sono cruciali per rivelare le caratteristiche globali sia dell'atmosfera che della ionosfera, " Ha detto Hashimoto.

Non è semplice come prendere le misure, però. Considera il radar come un sassolino saltato sulla superficie di uno stagno. I ricercatori vogliono imparare come il sassolino sposta verticalmente l'acqua mentre salta e alla fine affonda. Non sono interessati alle increspature concentriche che si creano ad ogni salto, ma sono così simili che è difficile discernere quali misure siano quelle necessarie.

Queste increspature sono note come irregolarità allineate sul campo, e il team di Hashimoto ha applicato un programma per computer in grado di riconoscere i diversi segnali e sopprimere le irregolarità che potrebbero oscurare i dati.

"Il nostro prossimo passo sarà l'osservazione simultanea della dispersione incoerente della ionosfera e delle irregolarità allineate al campo, poiché la soppressione e l'estrazione utilizzano lo stesso principio sotto diversi aspetti, " Ha detto Hashimoto. "Stiamo anche progettando di applicare la stessa tecnica per ottenere altri tipi di parametri del plasma, come la velocità di azionamento e la temperatura degli ioni, portando a una migliore comprensione delle aurore."