ontdekt
Meer dan 50 jaar geleden werd een vreemde radio-echo ontdekt in de bovenste lagen van de atmosfeer van de aarde. Nu zeggen wetenschappers dat ze de oorzaak van dit fenomeen hebben gevonden.
In 1962 nam het Hikamerka Radio Observatorium, dat werd gebouwd in de buurt van Lima, Peru, een onverklaarbaar fenomeen op dat radiogolven reflecteert en signalen terug naar de grond zendt. De mysterieuze oorzaak van deze echo's was op een hoogte van 80 tot 100 mijl (130 en 160 kilometer) boven zeeniveau.
"Zodra ze deze radar bouwden, hebben ze dit fenomeen opgelost", zei onderzoeker Meers Oppenheim van het Center for Space Physics aan de Boston University. "Ze zagen veel signalen die ze nog nooit eerder hadden gezien."
Eigenaardige radar
Hoewel andere fenomenen die werden ontdekt bij het observatorium werden verklaard, bleven deze radar-echo's wetenschappers blijven verwarren.
"Om te zien wat er op die hoogte gebeurde, lanceerden de onderzoekers op dat moment raketten die waren uitgerust met antennes en deeltjesdetectoren. Instrumenten die waren ontworpen om radargolven te detecteren, zagen bijna niets", zei Oppenheim.
Bovendien manifesteerde dit fenomeen zich alleen overdag en verdween in de nacht. Echo verscheen elke dag bij zonsopgang op een hoogte van ongeveer 100 mijl (160 km) boven de grond, alvorens te vallen tot een hoogte van 130 kilometer en sterker te worden. Toen, rond het middaguur, begon de echo terug te stijgen naar het beginpunt tot een hoogte van 100 mijl. Toen dit signaal uitgezet was, nam het de vorm aan van een ketting. Tijdens een gedeeltelijke zonsverduistering in 2011, die voorbijging aan het National Atmospheric Research Laboratory in India, zakte de echo weg.
"Toen vond er een zonnevlam plaats en veranderde de radio-echo", zei Oppenheim. "Het is echt heel sterk geworden."
De zon neemt verantwoordelijkheid
Nu, dankzij supercomputers, werkten Oppenheim en Jacob Dimant, ook werkzaam bij het Centrum voor Ruimtefysica, met een excentrieke radar om de boosdoener te vinden - de zon.
"Ultraviolette straling van de Zon lijkt in de ionosfeer te snijden (een deel van de bovenste atmosfeer van de aarde, gelegen tussen 50 en 370 mijlen, of 80 en 600 km boven zeeniveau), waar radio-echo werd gedetecteerd," zeiden ze. "Vervolgens splitst straling in de vorm van fotonen (deeltjes van licht) de moleculen, wat resulteert in de vorming van positief geladen deeltjes die ionen worden genoemd, in de eerste plaats positief geladen zuurstof en een vrij elektron (negatief geladen deeltje dat niet aan een atoom of molecuul is bevestigd)."
"Dit ultra-geladen elektron of foto-elektron snelt in de vorm van bliksem door de atmosfeer, die op deze hoogte veel kouder is dan de foto-elektronica," zei Oppenheim.
Golven maken
Met behulp van computersimulaties lieten wetenschappers deze hoogenergetische elektronen interageren met andere, minder energetische deeltjes.
Terwijl deze hoogenergetische elektronen door een koele, langzame omgeving in de ionosfeer snellen, wordt de zogenaamde kinetische plasma-instabiliteit (turbulentie, in zekere zin) gevormd. Het resultaat: elektronen beginnen te trillen op verschillende golflengten.
"Een type zeer energetische deeltjes die door een populatie van veel minder energetische deeltjes bewegen, is als met een strijkstok over de snaren rennen.Een koude omgeving begint resonante golven te genereren," legt Oppenheim uit.
"De reden waarom dit lange tijd niet is uitgelegd, is dat het een zeer complex mechanisme is", voegde hij eraan toe.
