Det är kaos på natthimlen cirka 60 till 600 mil över jordens yta. Kallade jonosfären, detta lager av jordens atmosfär sprängs av solstrålning som bryter ner jonernas bindningar. Fria elektroner och tunga joner lämnas kvar, ständigt kolliderar.

Denna dans mättes tidigare genom en metod som kallades osammanhängande spridningsradar på norra halvklotet, där forskare strålar radiovågor in i jonosfären. Elektronerna i atmosfären sprider radiovågen "osammanhängande". Sätten de sprider berättar forskare om partiklarna som fyller skiktet.

Nu, forskare har använt radar i Antarktis för att göra de första mätningarna från Antarktisregionen. De publicerade sina preliminära resultat den 17 september, 2019, i Journal of Atmospheric and Oceanic Technology .

"Inkoherent spridningsradar är för närvarande det mest kraftfulla verktyget som finns för att undersöka jonosfären eftersom den täcker ett brett höjdintervall och observerar viktiga jonosfäriska parametrar som elektrontäthet, jonhastighet, jon och elektron temperaturer, samt jonsammansättningar, "sa Taishi Hashimoto, biträdande professor vid National Institute of Polar Research i Japan. Även om dessa radar är kraftfulla, de är också sällsynta på grund av deras storlek och effektbehov.

Använda programmet för Antarctic Syowa Mesosphere-Stratosphere-Troposphere/Incoherent Scatter (PANSY) radar, den största och finaste upplösningsatmosfärradaren i Antarktis, forskare utförde de första osammanhängande spridningsradarobservationerna på södra halvklotet 2015. De gjorde också den första 24-timmarsobservationen 2017. Under analysen av dessa observationer, Hashimoto och teamet förväntade sig att se signifikanta skillnader mellan de södra mätningarna och de norra mätningarna, eftersom jordens nedre atmosfär har en stark asymmetri mellan halvklotet.

"Klart, observationer på södra halvklotet är avgörande för att avslöja globala egenskaper hos både atmosfären och jonosfären, "Sade Hashimoto.

Det är inte så enkelt som att ta mätningarna, dock. Betrakta radarn som en sten som hoppade över en damms yta. Forskarna vill lära sig hur småstenen vertikalt förskjuter vattnet när det hoppar över och så småningom sjunker. De är inte intresserade av de koncentriska krusningarna som skapas vid varje hopp, men de är så lika att det är svårt att urskilja vilka mätningar som behövs.

Dessa krusningar är kända som fältinriktade oegentligheter, och Hashimotos team tillämpade ett datorprogram som kan känna igen de olika signalerna och undertrycker de oegentligheter som kan skymma data.

"Vårt nästa steg kommer att vara samtidig observation av jonosfärens osammanhängande spridning och fältinriktade oegentligheter, eftersom undertryckandet och extraktionen använder samma princip från olika aspekter, "Sade Hashimoto." Vi planerar också att tillämpa samma teknik för att få andra typer av plasmaparametrar, såsom drivhastigheten och jontemperaturen, vilket leder till en bättre förståelse av auroror. "