यह लंबे समय से भविष्यवाणी की गई है कि एक सूर्य ग्रहण पृथ्वी के में एक धनुष लहर का कारण बनेगा योण क्षेत्र . अगस्त 2017 के ग्रहण - जिसे 'महान अमेरिकी ग्रहण' कहा जाता है, क्योंकि यह महाद्वीपीय अमेरिका को पार कर गया था - ने वैज्ञानिकों को उस भविष्यवाणी का परीक्षण करने का मौका दिया। एमआईटी के वैज्ञानिक हेस्टैक वेधशाला पहली बार इस प्रकार की धनुष लहर का निरीक्षण करने के लिए महाद्वीपीय अमेरिका में 2,000 से अधिक GNSS (ग्लोबल नेविगेशन सैटेलाइट सिस्टम) रिसीवर का उपयोग किया।
ग्रेट अमेरिकन एक्लिप्स को अमेरिका को पार करने में 90 मिनट का समय लगा, जिसकी संपूर्णता किसी भी स्थान पर केवल कुछ ही मिनटों तक चली। जैसे ही चंद्रमा की छाया सुपरसोनिक गति से पूरे अमेरिका में चली गई, इसने तापमान में तेजी से गिरावट दर्ज की। आगे बढ़ने के बाद, तापमान फिर से बढ़ गया। इस तीव्र ताप और शीतलन के कारण ही आयनोस्फेरिक धनुष तरंग उत्पन्न हुई।
धनुष तरंग स्वयं आयनोस्फीयर की इलेक्ट्रॉन सामग्री में उतार-चढ़ाव से बनी होती है। NS जीएनएसएस रिसीवर आयनमंडल के टीईसी (कुल इलेक्ट्रॉन सामग्री) पर बहुत सटीक डेटा एकत्र करते हैं। यह एनीमेशन पूरे अमेरिका में इलेक्ट्रॉन सामग्री की धनुष लहर को दिखाता है।
इस धनुष लहर का विवरण a . में प्रकाशित किया गया था कागज़ शुन-रोंग झांग और एमआईटी के हेस्टैक वेधशाला में सहयोगियों और नॉर्वे में ट्रोम्सो विश्वविद्यालय के सहयोगियों द्वारा। अपने पेपर में, वे इसे इस तरह समझाते हैं: 'ग्रहण छाया में एक सुपरसोनिक गति होती है जो वायुमंडलीय धनुष तरंगों को [उत्पन्न] करती है, जो एक तेज गति वाली नदी की नाव के समान होती है, जिसमें लहरें निचले वातावरण में शुरू होती हैं और आयनमंडल में फैलती हैं। ग्रहण मार्ग ने मुख्य रूप से मध्य/पूर्वी संयुक्त राज्य अमेरिका में समग्रता से उत्पन्न इलेक्ट्रॉन सामग्री गड़बड़ी में स्पष्ट आयनोस्फेरिक धनुष तरंगें उत्पन्न कीं। तरंग विशेषताओं के अध्ययन से सूर्य, चंद्रमा और पृथ्वी के तटस्थ वातावरण और आयनमंडल के बीच जटिल अंतर्संबंधों का पता चलता है।'
आयनोस्फीयर दिन के दौरान लगभग 50 किमी से 1000 किमी की ऊंचाई तक फैला होता है। यह प्रफुल्लित होता है क्योंकि सूर्य से विकिरण पृथ्वी पर पहुंचता है, और रात में कम हो जाता है। इसका आकार दिन में हमेशा बदलता रहता है। इसे आयनोस्फीयर कहा जाता है क्योंकि यह वह क्षेत्र है जहाँ सौर विकिरण द्वारा निर्मित आवेशित कण निवास करते हैं। आयनोस्फीयर भी है जहां औरोरा होता है। लेकिन इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह वह जगह है जहाँ रेडियो तरंगें फैलती हैं।
आयनमंडल पृथ्वी के चारों ओर लगभग 80 किमी से 650 किमी तक फैला हुआ है। छवि क्रेडिट: नासा का गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर/डबरस्टीन
आयनमंडल आधुनिक दुनिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह रेडियो तरंगों को क्षितिज पर यात्रा करने की अनुमति देता है, और उपग्रह संचार को भी प्रभावित करता है। यह छवि कुछ जटिल तरीके दिखाती है जिससे हमारी संचार प्रणालियाँ आयनमंडल के साथ परस्पर क्रिया करती हैं।
यह ग्राफिक कुछ ऐसे प्रभावों को दिखाता है जो आयनमंडल का संचार पर प्रभाव पड़ता है। छवि: राष्ट्रीय सूचना और संचार प्रौद्योगिकी संस्थान
आयनमंडल में बहुत कुछ चल रहा है। धनुष की लहर के अलावा विभिन्न प्रकार की तरंगें और विक्षोभ हैं। हमारी आधुनिक दुनिया में आयनमंडल की बेहतर समझ महत्वपूर्ण है, और अगस्त के ग्रहण ने वैज्ञानिकों को न केवल धनुष लहर का निरीक्षण करने का मौका दिया, बल्कि आयनमंडल का अधिक विस्तार से अध्ययन करने का भी मौका दिया।
धनुष तरंग का निरीक्षण करने के लिए उपयोग किया जाने वाला GNSS डेटा प्रमुख था एक और अध्ययन भी। यह भी पत्रिका में प्रकाशित हुआ था भूभौतिकीय अनुसंधान पत्र , और इसका नेतृत्व हेस्टैक वेधशाला के एंथिया कोस्टर ने किया था। GNSS के नेटवर्क के डेटा का उपयोग कुल इलेक्ट्रॉन सामग्री (TEC) और अंतर TEC का पता लगाने के लिए किया गया था। फिर उन्होंने ग्रहण के पारित होने के दौरान कुछ चीजों के लिए उस डेटा का विश्लेषण किया: टीईसी की अक्षांशीय और अनुदैर्ध्य प्रतिक्रिया, और टीईसी को किसी भी यात्रा आयनोस्फेरिक गड़बड़ी (टीआईडी) की उपस्थिति।
भविष्यवाणियों ने टीईसी में 35% की कमी दिखाई, लेकिन टीम को 60% तक की कमी पाकर आश्चर्य हुआ। वे रॉकी पर्वत पर बढ़े हुए टीईसी की संरचनाओं को देखकर भी हैरान थे, हालांकि इसकी भविष्यवाणी कभी नहीं की गई थी। ये संरचनाएं संभवतः सूर्य ग्रहण के दौरान रॉकी पर्वत द्वारा निचले वातावरण में बनाई गई वायुमंडलीय तरंगों से जुड़ी हुई हैं, लेकिन उनकी सटीक प्रकृति की जांच की जानी चाहिए।
जीएनएसएस डेटा की यह छवि प्राथमिक टीईसी समाप्त क्षेत्र के केंद्र में सकारात्मक यात्रा आयनोस्फेरिक अशांति (टीआईडी) संरचना दिखाती है। त्रिकोण रॉकी पर्वत में या उसके आस-पास के शहरों को चिह्नित करते हैं। छवि: कॉस्टर एट। अल.
'... सूर्य और चंद्रमा द्वारा प्रदान किया गया एक विशाल सक्रिय खगोलीय प्रयोग।' - फिल एरिकसन, हेस्टैक वेधशाला में सहायक निदेशक।
हेस्टैक और के सहायक निदेशक फिल एरिकसन कहते हैं, '100 साल से भी पहले के रेडियो संचार के पहले दिनों से, ग्रहणों को पृथ्वी के वायुमंडल के आयनित हिस्से और इसके माध्यम से गुजरने वाले संकेतों पर बड़े और कभी-कभी अप्रत्याशित प्रभाव के लिए जाना जाता है।' वायुमंडलीय और भू-अंतरिक्ष विज्ञान समूह के लिए नेतृत्व। 'हेस्टैक के नेतृत्व वाले अध्ययनों के ये नए परिणाम इस बात का एक उत्कृष्ट उदाहरण हैं कि प्रकृति के सबसे शानदार स्थलों में से एक - सूर्य और चंद्रमा द्वारा प्रदान किया गया एक विशाल सक्रिय खगोलीय प्रयोग - हमारे वातावरण और इसकी जटिल बातचीत के बारे में अभी भी कितना सीखा जाना बाकी है। संयुक्त राज्य भर में व्यापक रूप से वितरित रेडियो रिमोट सेंसर सहित आधुनिक अवलोकन विधियों की शक्ति, इन नई और आकर्षक विशेषताओं को प्रकट करने की कुंजी थी।
महान अमेरिकी ग्रहण आया और चला गया, लेकिन उस 90 मिनट के 'आकाशीय प्रयोग' के दौरान एकत्र किए गए विस्तृत आंकड़ों की कुछ समय के लिए वैज्ञानिकों द्वारा जांच की जाएगी।