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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11579(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

지구의 우주 환경인 전리층은 지구의 극지방에서 볼 수 있는 오로라 디스플레이를 통해 시각화된 광범위한 난류 구조 또는 플라즈마 불규칙성을 나타냅니다. 이러한 플라즈마 불규칙성은 수십 년 동안 연구되어 왔지만 플라즈마 난류는 여전히 이해하기 어려운 현상으로 남아 있습니다. 우리는 지상 레이더의 규모에 따른 측정과 위성 관측을 결합하여 바닥면과 상부 전리층의 소규모 불규칙성을 동시에 특성화하고 시간이 지남에 따라 두 장비의 집합체에 대한 통계 분석을 수행합니다. 우리는 1.5km까지 필드 수직 파장에 대해 전리층 고도 열을 따라 수직으로 정보의 명확한 매핑을 보여줍니다. 우리의 결과는 북반구 고위도 전리층을 지속적인 성장과 붕괴 상태에 있는 난류 시스템으로 묘사합니다. 시스템이 평형 상태로의 가속 복귀를 지속적으로 시도함에 따라 에너지는 지속적으로 주입되고 소멸됩니다. 우리는 광범위한 불규칙성 소산을 E 영역의 Pedersen 전도도와 연결하고, 그러한 맥락에서 극모와 오로라 영역에서 발견되는 불규칙성 사이의 유사점을 논의합니다. 우리는 특정 난류 특성(소규모 스펙트럼 지수)에 대한 전도성 E-영역의 효과가 데이터 세트 거의 어디에나 있다는 것을 발견했습니다. 따라서 플라즈마 난류를 논의할 때 전도성 E-영역의 전기역학을 고려해야 한다고 제안합니다. 고위도. 이러한 친밀한 관계는 E 영역 전도도가 F 영역 불규칙성의 생성과 연관되어 있을 가능성을 열어 주지만 해당 가능성을 평가하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.

고위도 전리층에서 플라즈마의 특성은 대부분 지구 자기권과 태양풍 사이의 상호 작용에 의해 결정됩니다1. 태양풍으로부터 에너지가 궁극적으로 주입되는 현상은 입자 강수와 그것이 유발하는 오로라의 발현을 통해 전리층에서 가장 뚜렷이 드러납니다. 충돌하는 침전 입자는 전기장을 생성하고 태양풍에 대한 전리층의 느린 작용을 설명하는 전류를 전달합니다. 국부적으로 강한 전기장, 플라즈마 대류 및 플라즈마 밀도의 급격한 변화가 함께 작용하여 불안정성을 생성하고2,3 이는 난류 및 플라즈마 불규칙성을 초래할 수 있습니다.

고위도 불규칙성은 대부분 수직에 가까운 자기장선에 수직인 방향으로 진화하는데, 그 이유는 플라즈마의 빠르고 효율적인 필드 정렬(수직) 이동으로 인해 개별 플라즈마 불규칙 구조가 매우 길어야 한다는 것이 밝혀졌기 때문입니다. 수직 파장4,5,6,7. 결과적으로, 전리층 플라즈마 불규칙성은 종종 불규칙 구조의 필드 수직 파장이 불규칙성의 크기를 나타내는 2차원 난류로 설명되는 경우가 많습니다. 어떤 시점에서는 난류 정보가 바닥면(E 영역)과 위쪽(F 영역) 전리층 사이에 더 이상 매핑되지 않습니다. 매핑되지 않은 불규칙성의 수직 축척 크기는 1km8보다 훨씬 높은 것으로 가정되어 왔지만, 부록 봉투 뒷면 계산에 제시된 최근 논문9에서는 1km보다 훨씬 낮은 축척이 피크 사이를 쉽게 매핑할 수 있음을 나타냅니다. E-지역 및 위쪽 F-지역 고도.

전리층의 전체 고도 기둥에 대한 체계적인 연구는 수평 지자기 좌표와 고도 모두에서 양호한 범위의 데이터를 얻는 것이 어렵기 때문에 거의 이루어지지 않았습니다. 과거 위성이나 로켓과 같은 우주선에 의해 수행된 현장 측정은 거의 모든 고도에 걸쳐 이루어졌지만, 이러한 측정은 본질적으로 국지적이며 우주선 기준 프레임에서 '전진' 이외의 방향을 직접 조사할 수 있는 방법이 없습니다. 우주선은 전리층 플라즈마를 통해 1차원 조각을 만들고 수직 차원에 존재하는 정보가 1차원에 투영된다고 가정합니다. 그럼에도 불구하고 문제가 될 수 있는 유용한 가정입니다10. 이러한 한계에도 불구하고 우주선은 \(\sim 1\)cm에서 최대 100km11,12,13,14,15 범위의 전리층에서 다양한 플라즈마 물리적 현상을 연구하는 훌륭한 도구임이 입증되었습니다.

8\) km), the E-region clustering spectra are consistently steeper than those of the F-region. It remains to be seen whether this disagreement for scales below the breakpoint scale could be outside an area of validity in the method. However, given that there is a special emphasis on the breakpoint-scale in the range of agreement (which should be purely physical), the disagreement in spectral index could be indicative of a characteristic non-mapping at larger scales./p>

1000\) nT). As an aside, we mention here that solar zenith angle and the sme-index are not correlated. Solar zenith angle (at a fixed point on Earth) depends only on time, with clear diurnal and seasonal dependencies. The sme-index, on the other hand, measures the nightside Hall currents, and follow geomagnetic activity. However, the Russel–McPherron effect due to Earth’s dipole tilt will introduce a minor dependency between the two quantities50. The Russel-McPherron effect means that the equinoxes feature elevated geomagnetic activity51, which in itself should not introduce obvious solar zenith angle dependencies in the sme-index./p>

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