大氣中字母形狀形成現象，起源成謎待解

倘若大氣中存在類似於漂浮在天空中、微妙移動和變化的字母那樣的異常現象，進而對我們的全球通信信號產生深遠影響，那將會如何？

這聽起來或許就像是直接從科幻小說裡摘錄出來的一句話，不過呢，它只是電離層這個永遠充滿神秘色彩的世界中的又一個迷人現象。

在我們頭頂 50 至 400 英里的地方，恰好在太空的最低層之下，電離層乃是地球大氣層中充滿帶電粒子的動態層。

美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的研究科學家傑弗裡·克倫津（Jeffrey Klenzing）指出，這些發現有助於科學家瞭解地球大氣層的複雜性，同時表明它比預期的更具可變性。

這種帶電等離子體充當着無線電信號的關鍵通道，這對於環繞我們星球的導航以及通信衛星的運行極爲重要。

然而，大氣層的這迷人一層，不僅是信號的通道，而且還是無數未解之謎的所在之處。其中的一個謎團，是以不尋常的字母形狀的現象呈現出來的。

這些神秘的 X 形和 C 形結構已經困擾天文學家好長一段時間了，並且還有可能破壞我們複雜又高度依賴的衛星網絡。

傳統上，在 太陽風暴 或地球上的重大天氣事件之後，在電離層等離子體中觀察到了這些 X 形結構。

例如，2022 年 1 月的洪加湯加-洪加哈派火山的大規模噴發，可以將粒子推進地球大氣層，一直到達太空，從而形成這些結構。

同樣，雷暴和颶風可以產生向上傳播到電離層的壓力波，有可能塑造這些結構。

但是現在，由美國國家航空航天局（NASA）策劃的研究計劃 GOLD 任務 做出的一項有趣發現，徹底推翻了我們此前對於大氣形成的認知。

“NASA 的 GOLD 任務是第一個明確觀察到字母形狀的任務，”一項關於 X 形研究的主要作者、科羅拉多大學 的研究科學家法茲魯爾·拉斯卡爾（Fazlul Laskar）說。

令人驚訝的是，即使在沒有明顯大氣擾動的“平靜時期”，也觀察到了 X 形和 C 形特徵。

“（X 的出現）顯得很怪異，因爲這表明存在着更多的局部驅動因素，”克倫津說道。

當考慮到這種現象意外的發生時間，謎團就進一步加深了。

通常，太陽輻射在夜間會減弱，在這些平靜時期，常常會致使電離層中形成低密度氣泡。

然而，這些 X 和 C 形成於太陽平靜期被檢測到，這對我們傳統的解釋構成了挑戰，並引發了有關它們起源的新問題。

“這有點兒像生長在多風地區的一棵樹。要是風通常朝東刮，樹就會開始朝着那個方向傾斜並生長，”克倫津講道。

瞭解大氣中神秘的形成所帶來的影響遠遠不止於單純的科學好奇心。

關於 C 形的研究的主要作者卡蘭表示：“弄明白爲什麼會出現這種狀況確實非常重要。”

電離層的動態行爲可以直接影響我們的全球通信和 導航系統。

例如，這些形狀奇特的波峰和氣泡會干擾 GPS 信號的傳輸，可能導致信號減弱或完全丟失。

5 月 10 日發生的一場地磁風暴就是這種干擾的一個顯著例子，據拖拉機公司約翰迪爾（John Deere）報道，這導致了 GPS 導航系統出現困難。

“在太陽風暴期間，該信號會碰到帶電粒子形成的‘霧’，進而可能丟失，”約翰迪爾的高級產品經理蒂姆·馬奎斯（Tim Marquis）解釋說。

鑑於 GPS 信號在農業、航運、運輸和建築等關鍵領域發揮着關鍵作用，這種干擾可能會產生廣泛的影響。

“飛機、船舶和汽車中的 GPS 信號突然丟失，可能會產生危及生命的影響，這簡直難以想象，”卡蘭說。

GOLD 任務以及未來的科學探索旨在解開電離層那些複雜且神秘的謎團。

“我們需要的是這樣一件事，一個空間天氣預報系統，它可以告訴我們什麼時候 GPS 信號會出現問題，”拉斯卡爾說。

人們滿懷希望對這些大氣現象有更深入和更全面的瞭解能夠爲準確預測電離層動態鋪平道路。

這種預測能力對於幫助我們預測和減輕 GPS 信號丟失以及衛星通信中斷極其重要，確保與我們的大氣層以及依賴它的技術進行更安全、更可靠的交互。