Suns Schwankungen teilweisen Zusammenbruch der Erdatmosphäre

Als die Energie der Sonne schlägt steigt und fällt, so geht der Erdatmosphäre, eine neue Studie.

Diese Schwankungen der Energie der Sonne erklären einen jüngsten Zusammenbruch der oberen Atmosphäre der Erde, die zuvor Wissenschaftler verwirrt hatte.

Ein starken Rückgang der UV Strahlung der Sonne löste den Zusammenbruch, laut der neuen Studie, in der 25 August-Ausgabe der Zeitschrift Geophysical Research Letters detaillierte. Die Forscher haben auch herausgefunden, dass magnetische Zyklus der Sonne, die unterschiedliche Anzahl von Sonnenflecken über einen etwa 11-jährigen Zyklus produziert, mehr als bisher angenommen variieren kann.

"Unsere Arbeit zeigt, dass der Sonnenzyklus nicht nur auf die typischen 11-jährigen Zeitskala variiert, aber auch von einem solaren Minimum zum anderen variieren,", sagte Studie Teammitglied Stanley Solomon des National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Boulder, Colorado "alle solar Minima sind nicht gleich."

Die Ergebnisse können für Satelliten im Orbit, aber auch für die internationale Raumstation auswirken.

Während eines Zusammenbruchs bedeutet die Tatsache, dass die Schicht in der oberen Atmosphäre, bekannt als der Thermosphäre geschrumpften und weniger dicht ist, dass Satelliten ihre Umlaufbahnen einfacher pflegen können. Aber es zeigt auch, dass Weltraummüll und andere Objekte, die Gefahren darstellen in der Thermosphäre länger anhalten können. [Grafik: Erde Atmosphäre von oben nach unten]

"Mit geringeren thermosphärische Dichte unserer Satelliten eine längere Lebensdauer im Orbit,", sagte Studie Teammitglied Thomas Woods von der University of Colorado at Boulder. "Das sind gute Nachrichten für diese Satellites, die tatsächlich in Betrieb sind, aber es ist auch schlecht, wegen den Tausenden von betriebsfremden Objekte im Raum, die möglicherweise Kollisionen mit unserer Arbeit-Satelliten haben könnte."

Größer als erwartete Änderung

Sonnenaktivität war extrem niedrig. In 2008 und 2009 Sonnenflecken waren knapp, Sonneneruptionen fast nicht Existent und solar extreme UV-Licht (EUV) eine Klasse von Photonen mit extrem kurzen Wellenlängen war auf einem Tiefpunkt.

Während dieser Zeit die Erde Thermosphäre schrumpfte mehr als jederzeit in der 43-jährigen Ära der Weltraumforschung.

Die Thermosphäre, welche reicht in Höhe von ca. 55 auf mehr als 300 Meilen (90-500 km), einer dünnen Schicht des Gases an den Rand des Weltraums, wo die Strahlung der Sonne zuerst macht, Kontakt mit der Erdatmosphäre. Es in der Regel kühlt und bei geringer Sonnenaktivität weniger dicht wird.

Aber das Ausmaß der Dichteänderung bei den letzten solaren Minimum schien etwa 30 Prozent größer als von geringer Sonnenaktivität zu erwarten gewesen wäre.

Strahlung oder Kohlendioxid?

Die Forscher verwendeten Computermodelle, um zwei mögliche Täter im Geheimnis der schrumpfenden Thermosphäre zu analysieren.

Sie simuliert sowohl die Auswirkungen der Sonne Ausgabe und die Rolle von Kohlendioxid, ein potentes Treibhausgas, die nach letzten Schätzungen, die Dichte der äußeren Atmosphäre um etwa 2 bis 5 Prozent pro Dekade verringert.

Wissenschaftler waren jedoch ungewiss, ob der Rückgang der Extreme ultraviolette Strahlung wäre ausreichend, um einen dramatischen Einfluss auf die Thermosphäre haben, auch in Kombination mit den Auswirkungen von Kohlendioxid.

Die Computermodelle ergab, dass die Thermosphäre im Jahr 2008 mit 41 Kelvin (etwa 74 Grad Fahrenheit oder 41 Grad Celsius) im Vergleich zu 1996 mit nur 2 Kelvin auf den Ergebnisanstieg Kohlendioxid gekühlt.

Die Ergebnisse zeigten auch die Thermosphäre Dichte verringern um 31 Prozent, mit gerade einmal 3 Prozent Kohlendioxid auf. Die Ergebnisse angenähert eng die 30-prozentige Reduktion in Dichte, die durch frühere Arbeiten angezeigt.

"Es ist jetzt klar, dass der Datensatz niedrige Temperatur und Dichte in erster Linie durch ungewöhnlich niedrige Niveaus der Sonnenstrahlung auf der extrem-Ultraviolett-Ebene verursacht wurden", sagte Solomon.

Woods sagt die Forschung zeigt, dass die Sonne durch eine relativ niedrige Aktivität, ähnlich wie Perioden in den frühen 19. und 20. Jahrhunderten gehen könnte. Dies könnte bedeuten, dass für die nahe Zukunft solar Ausgabe auf einem niedrigen Niveau bleiben kann.

"Wenn es in der Vergangenheit bestimmte Muster in der Tat ähnlich ist, dann wir erwarten geringe Sonnenzyklen für die nächsten 10 bis 30 Jahre haben", sagte Woods.

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Dieser Artikel wurde von SPACE.com, eine Schwester Website OurAmazingPlanet zur Verfügung gestellt.