Молнии могут зондировать ионосферу

Исследователи из Лос-Аламоса и их коллеги провели измерения во время гроз, чтобы изучить влияние молний на нижнюю ионосферу и радиосигналы. Грозы, возникающие в тропосфере, могут создавать возмущения в ионосфере, которые искажают радиосигналы, важные для связи, навигации или национальной безопасности.

Частично ионизированная плазма ионосферы (от ~60 до 1000 км) может отражать радиосигналы, что позволяет им распространяться на большие расстояния за горизонт, но также и искажать сигналы, идущие к спутникам. Теоретические модели предполагают, что электрические поля молний усиливают присоединение электронов к молекулярному кислороду и снижают плотность электронов в нижней ионосфере. Данное исследование подтверждает эту теорию, указывая, что именно усиленное присоединение электронов ответственно за снижение плотности. Эти возмущения влияют на радиосвязь и сигналы, важные для космического обнаружения ядерных взрывов.

В ходе работы учёные развернули массив из шести приёмников (Los Alamos Sferics Array) на Среднем Западе США для регистрации радиосигналов от ударов молний, связанных с грозой в сотнях километров. Массив фиксировал две части сигнала: приземную и отражённую от нижней ионосферы. Анализ тысяч сигналов (пиковая активность грозы — около 4 ударов молний в секунду) позволил получить локальные измерения состояния ионосферы с высоким пространственным разрешением.

Команда обнаружила, что плотность электронов в нижней ионосфере уменьшалась в ответ на разряды молний. Степень снижения тесно связана во времени и пространстве с частотой разрядов. После прекращения грозы нижняя ионосфера возвращается к исходному состоянию за минуты за счёт повторной ионизации.