Ziemska atmosfera rozciąga się aż do Księżyca i dalej

Rozmiary geokorony Ziemi. Tam gdzie ziemska atmosfera przechodzi w przestrzeń kosmiczną znajduje się jeszcze obłok atomów wodoru tworzący tak zwaną geokoronę. Źródło: NASA

Gazowa warstwa otaczająca Ziemię rozciąga się na 630 000 kilometrów, wskazują wyniki nowych badań bazujących na danych rejestrowanych przez sondę SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) opublikowane w periodyku Journal of Geophysical Research: Space Physics.

“Księżyc przelatuje przez ziemską atmosferę” mówi Igor Baliuki z Rosyjskiego Instytutu Badań Kosmicznych, główny autor artykułu przedstawiającego wyniki badań. “Nie byliśmy tego świadomi do momentu gdy odkurzyliśmy obserwacje wykonane ponad dwadzieścia lat temu przez sondę SOHO”.

W miejscu, w którym nasza atmosfera przechodzi w przestrzeń kosmiczną, istnieje obłok atomów wodoru zwany geokoroną. Jeden z instrumentów sondy, SWAN, wykorzystywał swoje niezwykle czułe sensory do śledzenia śladów wodoru i do precyzyjnego wykrywania jak daleko sięga geokorona. Obserwacje można było wykonywać tylko w określonych porach roku, gdy Ziemia i jej geokorona pojawiały się w polu widzenia SWANa.

W przypadku planet z wodorem w egzosferach, para wodna często obserwowana jest bliżej ich powierzchni. Jest tak w przypadku Ziemi, Marsa i Wenus.

“To szczególnie interesujące w przypadku poszukiwań planet z potencjalnymi zbiornikami wody na powierzchni, a znajdujących się poza naszym układem planetarnym” tłumaczy Jean-Loup Bertaux, współautor i były główny badacz instrumentu SWAN.

Pierwszy teleskop na Księżycu umieszczony tam przez astronautów z misji Apollo 16 w 1972 roku uchwycił zdumiewające zdjęcie geokorony otaczającej Ziemię i świecącej jasno w zakresie ultrafioletowym.

“W tym czasie astronauci na powierzchni Księżyca nie wiedzieli, że znajdują się na granicach geokorony” mówi Jean-Loup.

Geokorona Ziemi widoczna z Księżyca. Ziemia i jej wodorowa otoczka, tak zwana geokorona widoczna z Księżyca. Powyższe zdjęcie w ultrafiolecie wykonane zostało w 1972 roku aparatem używanym przez astronautów z misji Apollo 16. Źródło: NASA

Słońce oddziałuje z atomami wodoru na określonej fali promieniowania ultrafioletowego, tak zwanej linii Lyman-alfa, na której atomy mogą jednocześnie pochłaniać i emitować promieniowanie. Z uwagi na to, że ten typ promieniowania jest pochłaniany przez atmosferę Ziemi, można go obserwować tylko z przestrzeni kosmicznej.

Dzięki swojej budowie, instrument SWAN mógł mierzyć promieniowanie w zakresie Lyman-alfa pochodzące z geokorony i ignorować atomy wodoru znajdujące się dalej w przestrzeni międzyplanetarnej.

Najnowsze badania pozwoliły stwierdzić, że promieniowanie słoneczne ściska atomy wodoru w geokoronie po dziennej stronie Ziemi i wytwarza obszar o większej gęstości po nocnej stronie. Gęstszy obszar wodoru po dziennej stronie Ziemi wciąż jest raczej rzadki, zaledwie 70 atomów na centymetr sześcienny na wysokości 60 000 kilometrów nad powierzchnią Ziemi i zaledwie 0,2 atomu na orbicie Księżyca.

“Na Ziemi nazwalibyśmy taki obszar próżnią, zatem to dodatkowe źródło wodoru nie jest wystarczająco gęste, aby umożliwiać badanie przestrzeni kosmicznej” mówi Igor. Dobra informacja jest taka, że cząstki te nie stanowią żadnego zagrożenia dla przyszłych misji załogowych krążących wokół Księżyca.

“Istnieje też promieniowanie ultrafioletowe związane z geokoroną, bowiem wodory atomu rozpraszają promieniowanie słoneczne we wszystkich kierunkach, ale ich wpływ na astronautów na orbicie Księżyca jest pomijalny w porównaniu z głównym źródłem promieniowania – Słońcem” mówi Jean Loup Bertaux.

Po nocnej stronie geokorona Ziemi może wpływać na przyszłe obserwacje astronomiczne wykonywane w pobliżu Księżyca.

Obserwacje geokorony przez SOHO. Źródło: ESA/NASA/SOHO/SWAN; I. Baliukin et al. (2019)

“Kosmiczne teleskopy obserwujące niebo na falach ultrafioletowych do badania chemicznego składu gwiazd i galaktyk będą musiały wziąć to pod uwagę” dodaje Jean-Loup.

Wyniesiona w przestrzeń kosmiczną w 1995 roku sonda SOHO badała Słońce od jego jądra po zewnętrzną koronę oraz wiatr słoneczny przez ponad dwadzieścia lat. Satelita krąży wokół punktu Lagrange’a (L1), jakieś 1.5 miliona kilometrów od Ziemi, w stronę Słońca.

Położenie to jest idealne do prowadzenia obserwacji geokorony z zewnątrz. Instrument SWAN fotografował Ziemię i jej rozległą atmosferę trzykrotnie między 1996 a 1998 rokiem.

Źródło: AGU

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.