Четвертое измерение ионосферы: Полеты над небом
Состояние земной ионосферы и знание о ней становятся все важнее для современной цивилизации — чем больше мы зависим от авиации и от аппаратов, работающих на орбите. По сути, это самая дальняя граница нашей планеты — последние следы атмосферы, которые оставляют космонавты, отправляясь в полет. Слой этот довольно толстый — МКС, к примеру, не покидает его — простирается ионосфера примерно от 80 до 800 км над уровнем Земли. Газ здесь крайне разрежен и подвержен довольно жесткому воздействию солнечных лучей. Коротковолновая радиация разбивает его молекулы на куски, создавая смесь нейтральных молекул, ионов и свободных электронов.
Радиолюбители знают об ионосфере не понаслышке: они общаются друг с другом, обходя границы горизонта за счет отражения сигнала ионосферой. Или, к примеру, на себе ощущают влияние, которое оказывает возбужденная солнечной активностью ионосфера на переговоры, создавая серьезные помехи. Влияет она и на работу глобальной навигационной системы GPS: прежде чем сигнал от спутника ДЗЗ достигнет приемника, ему приходится преодолевать этот ионизированный слой. В итоге при особо мощных солнечных бурях неточности в работе GPS заметно повышаются. Вот почему в последние годы исследования земной ионосферы становятся все более важными (читайте, к примеру: «Сияние чистого полюса»).
Ну а лучший способ понять явление — погрузиться в него с головой. Тем более, что это стало возможным благодаря новому проекту LWS (Living with a Star, «Живя со звездой»), в рамках которого, в частности, разработано дополнение для популярной программы Google Earth. Вообще, возможности этого поразительного приложения ученые используют все шире — для поиска метеоритных кратеров («Бусы кратеров») и для изучения неба («Звездная карта»). Теперь то же стало возможным и для ионосферы нашей планеты — достаточно следовать инструкциям.
Для начала скачайте и установите Google Earth. Затем зайдите на сайт проекта LWS и нажмите на ссылку «Total Electron Content». Дождитесь установки и — в полет! Используя интуитивно понятный интерфейс и мышь, можно полетать сквозь ионосферу, ощущая ее «во всем объеме». Но это еще не все: картинка четырехмерна, то есть данные в ней обновляются каждые 10 минут.
Если вы проделали все описанное выше — не поленитесь, «полетайте» над Арктикой. Эта область особенно важна, поскольку в последние годы все больше авиарейсов используют ее, как самый краткий маршрут для перелетов между Азией и Северной Америкой. И для них влияние ионосферы особенно критично: пролетая в этих широтах, самолеты часто теряют на какое-то время связь с геосинхронными (период обращения которых равен земным суткам) или геостационарными (висящими неподвижно над определенной точкой Земли на экваторе) спутниками. В этих случаях они вынуждены полагаться на старомодную радиосвязь, которая может оказаться крайне ненадежной. Используя «четырехмерную» модель в Google Earth, диспетчер полета может следить за состоянием ионосферы с точки зрения пилота и использовать эти данные для того, чтобы предотвратить возможные проблемы.
Официально эта система получила название CAPS (Communication Alert and Prediction System — «Система предупреждения и прогнозирования состояния связи»). Свежую информацию для нее поставляет ряд спутников прямо с орбиты: они передают данные о солнечной активности, которые затем, уже компьютерами на Земле, преобразуются в данные о состоянии ионосферы. Кстати, это позволяет не только узнавать текущую ситуацию, но и прогнозировать ее в недалеком будущем.
По сообщению NASA