Il y a du chaos dans le ciel nocturne à environ 60 à 600 miles au-dessus de la surface de la Terre. Appelé l'ionosphère, cette couche de l'atmosphère terrestre est dynamitée par le rayonnement solaire qui brise les liaisons des ions. Les électrons libres et les ions lourds sont laissés pour compte, constamment en collision.

Cette danse était auparavant mesurée par une méthode appelée radar à diffusion incohérente dans l'hémisphère nord, où les chercheurs envoient des ondes radio dans l'ionosphère. Les électrons dans l'atmosphère diffusent l'onde radio « de manière incohérente ». La façon dont ils se dispersent renseignent les chercheurs sur les particules qui peuplent la couche.

Maintenant, des chercheurs ont utilisé un radar en Antarctique pour effectuer les premières mesures de la région antarctique. Ils ont publié leurs résultats préliminaires le 17 septembre 2019, dans le Journal de la technologie atmosphérique et océanique .

« Le radar à diffusion incohérente est actuellement l'outil le plus puissant disponible pour étudier l'ionosphère car il couvre une large gamme d'altitudes et il observe des paramètres ionosphériques essentiels tels que la densité électronique, vitesse des ions, températures des ions et des électrons, ainsi que les compositions ioniques, " dit Taishi Hashimoto, professeur adjoint à l'Institut national de recherche polaire au Japon. Bien que ces radars soient puissants, ils sont également rares en raison de leur taille et de leur demande de puissance.

En utilisant le programme du radar Antarctique Syowa Mesosphère-Stratosphère-Troposphère/Incoherent Scatter (PANSY), le radar atmosphérique le plus grand et à la résolution la plus fine de l'Antarctique, les chercheurs ont effectué les premières observations radar à diffusion incohérente dans l'hémisphère sud en 2015. Ils ont également effectué la première observation de 24 heures en 2017. Tout en analysant ces observations, Hashimoto et l'équipe s'attendaient à voir des différences significatives entre les mesures du sud et les mesures du nord, car la basse atmosphère de la Terre présente une forte asymétrie entre les hémisphères.

"Clairement, les observations dans l'hémisphère sud sont cruciales pour révéler les caractéristiques globales de l'atmosphère et de l'ionosphère, " dit Hashimoto.

Ce n'est pas aussi simple que de prendre les mesures, toutefois. Considérez le radar comme un caillou sauté à la surface d'un étang. Les chercheurs veulent savoir comment le caillou déplace verticalement l'eau lorsqu'il saute et finit par couler. Ils ne sont pas intéressés par les ondulations concentriques créées à chaque saut, mais ils sont si similaires qu'il est difficile de discerner quelles mesures sont celles qui sont nécessaires.

Ces ondulations sont connues sous le nom d'irrégularités alignées sur le champ, et l'équipe de Hashimoto a appliqué un programme informatique capable de reconnaître les différents signaux et de supprimer les irrégularités susceptibles d'obscurcir les données.

"Notre prochaine étape sera l'observation simultanée de la diffusion incohérente de l'ionosphère et des irrégularités alignées sur le champ, puisque la suppression et l'extraction utilisent le même principe sous des aspects différents, " a déclaré Hashimoto. "Nous prévoyons également d'appliquer la même technique pour obtenir d'autres types de paramètres plasmatiques, tels que la vitesse d'entraînement et la température des ions, menant à une meilleure compréhension des aurores."