Solflammor som strålar ut från solen och åskväder som genereras på jorden påverkar planetens jonosfär på olika sätt, som har konsekvenser för förmågan att bedriva långdistanskommunikation.

Ett team av forskare som arbetar med data som samlats in av Incoherent Scatter Radar (ISR) vid Arecibo Observatory, satelliter, och blixtdetektorer i Puerto Rico har för första gången undersökt de samtidiga effekterna av åskväder och solutbrott på den jonosfäriska D-regionen (ofta kallad rymdens kant).

I den första analysen i sitt slag, teamet fastställde att solflammor och blixtar från åskväder utlöser unika förändringar i den kanten av rymden, som används för långdistanskommunikation såsom GPS som finns i fordon och flygplan.

Arbetet, ledd av New Mexico Tech biträdande professor i fysik Caitano L. da Silva publicerades nyligen i tidskriften Vetenskapliga rapporter , en tidskrift från Nature Publishing Group.

"Det här är riktigt spännande resultat, " säger da Silva. "En av de viktigaste sakerna som vi visade i tidningen är att blixt- och solutbrottsdrivna signaturer är helt olika. Den första tenderar att skapa elektrondensitetsutarmningar, medan den andra förbättringar (eller jonisering)."

Medan AO-radarn som används i studien inte längre är tillgänglig på grund av kollapsen av AO:s teleskop i december 2020, forskare tror att den data de samlat in och andra AO-historiska data kommer att vara avgörande för att främja detta arbete.

"Denna studie hjälper till att betona att, för att till fullo förstå kopplingen av atmosfäriska regioner, energitillförsel underifrån (från åskväder) till den nedre jonosfären måste beaktas ordentligt, " säger da Silva. "Rikdomen av data som samlats in på AO under åren kommer att vara ett transformativt verktyg för att kvantifiera effekterna av blixtar i den nedre jonosfären."

Bättre förståelse för påverkan på jordens jonosfär kommer att bidra till att förbättra kommunikationen.

da Silva arbetade med ett team av forskare vid Arecibo Observatory (AO) i Puerto Rico, en National Science Foundation-anläggning som förvaltas av University of Central Florida under ett samarbetsavtal. Medförfattarna är AO Senior Scientist Pedrina Terra, Assistant Director of Science Operations Christiano G. M. Brum och Sophia D. Salazar, en student vid NMT som tillbringade sin sommar 2019 på AO som en del av den NSF-stödda Research Undergraduate Experience. Salazar slutförde den första analysen av data som en del av sin praktik med seniorforskarnas handledning.

"Arecibo Observatory REU är utan tvekan en av de bästa upplevelserna jag har haft hittills, " säger 21-åringen. "Stödet och uppmuntran från AO-personalen och REU-studenterna gjorde forskningsupplevelsen till allt som den var. Det fanns många möjligheter att nätverka med forskare på AO från hela världen, många av dem skulle jag förmodligen aldrig ha träffat utan AO REU."

AO:s Terra och Brum arbetade med Salazar och tog hennes första dataanalys, förfina den och ge tolkning till studien.

"Sophias engagemang och hennes förmåga att lösa problem fångade vår uppmärksamhet från den allra första dagen av REU-programmet, " säger Brum. "Hennes ansträngningar för att utveckla detta projekt resulterade i publicering i en av de mest prestigefyllda tidskrifterna inom vårt område."

"Ett annat anmärkningsvärt resultat av detta arbete är att för första gången, en kartläggning av den rumsliga och säsongsbetonade förekomsten av blixtnedslag över regionen i Puerto Ricos skärgård presenteras, " Brum säger. "Intrigerande var också upptäckten av en belysningsaktivitet hotspot koncentrerad i den västra delen av La Cordillera Central bergskedja i Puerto Rico."