De nouvelles techniques de mesure permettront d'améliorer les mesures de l'ionosphère terrestre, un élément clé pour étudier et réduire l'impact de la météorologie spatiale.
Les signaux radio sont utilisés pour étudier la densité du plasma depuis les années 1920. Les sources radio émettrices comprennent des ionosondes au sol (radar spécial pour l'examen de l'ionosphère), des phénomènes astronomiques tels que les pulsars et plus récemment des signaux d'engins spatiaux utilisés pour transmettre des données.
Par exemple, les signaux radio des satellites de positionnement global (GPS) sont utilisés pour mesurer la densité de l'ionosphère terrestre. Cependant, la réponse du signal radio au plasma ionosphérique est plus compliquée que la simple variation en fonction de la densité. Le champ magnétique terrestre affecte également les fluctuations de ses ondes électromagnétiques.
Par exemple, la rotation de Faraday est un phénomène bien connu, comme le montre l'image ci-dessus. Mais, en tant que technique de mesure du champ magnétique, la rotation de Faraday est limitée à la seule partie orientée dans la bonne direction. La nouvelle découverte complète la rotation de Faraday, permettant une mesure complète de l'intensité du champ magnétique.
« Nous avons découvert que le champ magnétique introduisait du bruit dans les signaux radio. L'impact immédiat de ce travail est de permettre d'améliorer les mesures de l'ionosphère terrestre. "L'ionosphère réagit au plasma solaire", a déclaré Elizabeth Jensen, chercheuse associée au Planetary Science Institute.
Jensen est l'auteur principal de l'article "The Hunt for Perpendiculaire Magnetic Field Measurements in Plasma" publié dans The Astrophysical Journal. . "En réduisant l'erreur des signaux GPS provenant de l'horizon et en élargissant la couverture jusqu'aux pôles, les problèmes de perte de fidélité des communications sont immédiatement améliorés."
L'effet du champ magnétique perpendiculaire du plasma sur la propagation radio est illustré dans l'image ci-dessus. "Nous avons découvert comment améliorer les communications entre la Terre et les engins spatiaux ; comment mesurer la force du champ magnétique dans les plasmas spatiaux, un résultat important pour améliorer les prévisions météorologiques spatiales ; et comment obtenir des mesures de champ magnétique à partir de certaines données d'engins spatiaux archivées plus anciennes, ", a déclaré Jensen. "C'est grâce à notre découverte révolutionnaire sur la manière d'isoler la contribution du champ magnétique perpendiculaire au trajet du signal dans les données radio."
La prévision météorologique spatiale, la physique à l'origine de la déstabilisation de l'ionosphère par le plasma solaire, est dominée par la température, la vitesse, la densité et le champ magnétique du plasma arrivant du soleil. La plus grande source d’erreur dans ces modèles de météorologie spatiale provient du manque de mesures du champ magnétique dans l’espace intermédiaire entre le Soleil et la Terre. Améliorer notre capacité à prédire la météo spatiale, grâce à de meilleures mesures du champ magnétique, permet de réduire les coûts liés à ces conditions défavorables.
"Ici, sur Terre, nous nous préoccupons principalement de la météorologie spatiale. La météorologie spatiale consiste en la réponse des régions de plasma terrestre au plasma libéré par le soleil. Les conditions défavorables résultant de cette interaction incluent les dommages causés aux satellites, l'irradiation du personnel non seulement dans la station spatiale, mais aussi dans l'espace. sur les vols à proximité des pôles, de mauvaises communications dues à une perte de fidélité du signal affectant les avions et autres équipements dépendant du GPS, par exemple les véhicules autonomes, et des dommages à des équipements tels que des lignes électriques ou des câbles sous-marins", a déclaré Jensen.
Plus d'informations : Elizabeth A. Jensen et al, La chasse aux mesures de champ magnétique perpendiculaire dans le plasma, The Astrophysical Journal (2024). DOI :10.3847/1538-4357/ad2347
Informations sur le journal : Journal d'astrophysique
Fourni par le Planetary Science Institute
