De atmosfeer van de aarde ademt sneller dan gedacht

De atmosfeer van de aarde stond er om bekend dat ze 'ademt' in een cyclus die bijna een maand duurt. Nu zeggen wetenschappers dat de planeet om de paar dagen snel ademt.

De ademhaling-achtige activiteit is het resultaat van snelle zonnewindstoornissen die om de paar dagen een terugkerende uitzetting en samentrekking van de atmosfeer van de aarde veroorzaken, blijkt uit satellietobservaties. Deze atmosferische modus kan van invloed zijn op de radiocommunicatie, in een baan rond satellieten en mogelijk op het aardklimaat, zeggen onderzoekers.

De uitzetting en samentrekking gebeurt tot ver in de thermosfeer van de aarde, de laag van de atmosfeer die zich uitstrekt van ongeveer 60 tot 300 mijl (96,5 tot 483 kilometer) boven het oppervlak van de planeet. De thermosfeer is voortdurend in wisselwerking met de bovenste atmosfeer van de zon terwijl deze zich uitbreidt naar het zonnestelsel, zei een van de onderzoekers die de ontdekking deed, Jeff Thayer van de Universiteit van Colorado in Boulder, tijdens een persconferentie op de jaarlijkse bijeenkomst van de Amerikaan Geofysische Unie in San Francisco gisteren.

Deze interactie veroorzaakt een energie-uitwisseling die de dichtheid van de thermosfeer kan veranderen (hoe nauw de gasmoleculen erin verpakt zijn). Naarmate de dichtheid verandert, expandeert en trekt de thermosfeer samen.

5, 7 en 9

Van extreme ultraviolette (UV) straling van de zon was bekend dat het een 27-daagse expansie-en-contractiecyclus veroorzaakte door de dichtheid van de thermosfeer te veranderen door middel van verwarming.

Thayer en zijn team analyseerden gegevens van de Duitse uitdagende Minisatellite Payload (CHAMP) en de NASA Advanced Composition Explorer-satelliet en ontdekten dat de thermosfeer ook elke vijf, zeven en negen dagen leek te ademen, "wat onverwacht was", zei Thayer.

De onderzoekers stelden vast dat de oorzaak van deze kortere uitbreidingen en samentrekkingen hoge snelheden waren, gegenereerd door relatief koele holtes op het oppervlak van de zon, bekend als solaire coronale gaten, die periodiek rond het oppervlak van de zon draaien.

Thayer zei dat deze bevinding de satellietvolging zou kunnen helpen verbeteren, wat deel uitmaakte van het doel van de studie, die mede werd gefinancierd door de Amerikaanse luchtmacht. De thermosfeer is zwaar bevolkt met ruimtevaartuigen, waaronder het internationale ruimtestation en meer dan 800 operationele satellieten.

Implicaties

Veranderingen in de dichtheid van de thermosfeer kunnen de hoeveelheid weerstand op een satelliet veranderen, waardoor deze lager wordt als de dichtheid hoger is. Dit kan schattingen afwerpen van waar de positie van een satelliet op een bepaald moment zou moeten zijn, wat op zijn beurt kan leiden tot problemen bij het vermijden van botsingen tussen ruimtevaartuigen en ruimteafval. Thayer en zijn collega hopen dat hun ontdekking zal leiden tot verbeterde satellietvolgsystemen.

Deze ademhaling van de atmosfeer kan ook leiden tot veranderingen in de samenstelling van de ionosfeer, die varieert van de bovenste delen van de mesosfeer (net onder de thermosfeer) tot de exosfeer. Deze veranderingen hebben implicaties terug op het aardoppervlak, omdat "de ionosfeer alle soorten radio-operaties beïnvloedt", zei studieteamlid Geoff Crowley, president en hoofdwetenschapper bij Atmospheric & Space Technology Research Associates (ASTRA) LLC in San Antonio, Texas.

De veranderingen in verwarming die de ademhaling veroorzaken, kunnen ook invloed hebben op het klimaat, door de "thermostaat" van de bovenste atmosfeer te activeren, zoals studieteamlid Martin Mlynczak van NASA's Langley Research Center, Hampton, Va. De toegevoegde UV-straling verwarmt de atmosfeer, waardoor op zijn beurt gasvormige moleculen die warmte afstralen in de vorm van infraroodstraling.

  • 101 Fantastische feiten over de aarde
  • Top 10: Het wildste weer in de Melkweg
  • Afbeeldingen: Sky Scènes