نخستین پایش جامع لایه یونوسفر ایران از سوی پژوهشگران دانشگاه تهران

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، در این پژوهش که توسط دکتر علیرضا محمودیان، عضو هیأت علمی مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران و مهرداد وظیفه‌خواه، دانشجوی کارشناسی ارشد رشته علوم فضایی این مؤسسه انجام شده، برای نخستین بار، یونوسفر ایران با استفاده از شبکه گسترده‌ای از گیرنده‌های GPS، مشتمل بر بیش از ۱۴۰ ایستگاه در سراسر ایران مورد پایش قرار گرفته است.

محمودیان در توضیح اهمیت این پروژه گفت: «لایه یونوسفر قسمت یونیزه‌شده جوّ زمین است. بیشتر مولکول‌های گاز اتمسفر در یونوسفر توسط تابش فرابنفش خورشید یونیزه می‌شوند. علاوه بر این، ذرات باردار از مگنتوسفر به جو می‌رسند و به یونوسفر کمک می‌کنند. یونوسفر که چندین لایه از ارتفاع ۶۰ کیلومتری تا بیش از ۱۰۰۰ کیلومتری را تشکیل می‌دهد، رسانای الکتریکی است و به سرعت به تغییرات میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی واکنش نشان می‌دهد. تغییرات این لایه تأثیر عمده‌ای بر تمامی جوانب اقلیم فضایی دارد. هر گونه ناهنجاری در این لایه، با بروز اختلالاتی مانند دریافت سیگنال از ماهواره‌های موقیعت‌یابی GPS یا تأثیر در انتشار امواج الکترومغناطیسی ارسالی و دریافتی همراه است؛ بنابراین مطالعه این ناهنجاری‌ها و یافتن ویژگی‌های آن، از قبیل اثرات روزانه، سالیانه و فصلی یا تأثیر چرخه خورشیدی بر وقوع آنها اهمیت دارد. ازاین‌رو، مدل‌سازی یونوسفر ضروری به‌نظر می‌رسد.»

استادیار دانشگاه تهران با تأکید بر دشواری مدل‌سازی یونوسفر گفت: «مدل‌سازی این سیستم پیچیده، به دلیل اتکای آن به عوامل مختلف، به‌ویژه شاخص‌های خورشیدی-زمینی، بسیار دشوار است. در حال حاضر، لایه یونوسفر ایران و به طور کلی‌تر، یونوسفر خاورمیانه، یکی از مناطق ناشناخته و معمولاً نادیده‌گرفته‌شده در مطالعات علوم فضایی و اقلیمی است. دلیل این امر، کمبود داده‌ها و محدودیت‌های فنی در جمع‌آوری اطلاعات از این منطقه بوده است. تا به امروز، تحقیقات محدودی صرفاً با استفاده از داده‌های تک‌ایستگاه‌های گیرنده رادیویی GPS انجام شده است که تنها بخش کوچکی از پیچیدگی‌های این منطقه را نمایان می‌کنند.»

وی فرایند پژوهش انجام‌شده در مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران تهران را این‌گونه توضیح داد: «در این مطالعه، برای نخستین بار، یونوسفر ایران با استفاده از شبکه گسترده‌ای از گیرنده‌های GPS، مشتمل بر بیش از ۱۴۰ ایستگاه در سراسر ایران در یک بازه هفت‌ماهه مورد پایش قرار گرفته است. در این پایش به موضوعاتی همچون پاسخ یونوسفر ایران به شرایط ژئومغناطیس فعال، تاثیرپذیری یونوسفر نواحی جنوبی ایران از تغییرات الکتروجت استوایی و آشکارسازی آشفتگی‌های متحرک یونوسفر پرداخته شده است.»

عضو هیأت علمی دانشگاه تهران درباره نتایج این مطالعه درباره پدیده EIA و تأثیرات آن بر یونوسفر ایران گفت: «در ناحیه روز کره زمین، یک میدان الکتریکی به سمت شرق در نتیجه امواج و کشند تولیدشده توسط تابش‌های خورشیدی در امتداد استوای مغناطیسی ایجاد می‌شود. در اطراف خط استوای مغناطیسی، یک رانش رو به بالا (E × B) از پلاسمای یونوسفر تولید می‌شود که در نهایت توسط گرانش و گرادیان فشار، مانند فواره به دو طرف استوا در نیم‌کره شمالی و جنوبی می‌ریزد. این پدیده، یک ناهنجاری در ناحیه استوا است که به نام Equatorial Ionization Anomaly (EIA) خوانده می‌شود. با افزایش قدرت میدان الکتریکی، پلاسمای بیشتری به ارتفاعات بالاتر از استوا برده می‌شود و به عرض‌های جغرافیایی دورتر از استوا، از جمله نواحی جنوبی ایران منتقل می‌شود. در این پژوهش با اندازه‌گیری میدان مغناطیسی استوا و معرفی آن به عنوان یک شاخص برای اندازه‌گیری شدت الکتروجت استوایی، به مطالعه میزان همخوانی این شدت و پاسخ یونوسفر از طریق میزان محتوای کل الکترونی (TEC) پرداخته شده است. این بررسی نشان می‌دهد یونوسفر ایران، به خصوص نواحی جنوبی کشور، تحت تأثیر مستقیم این پدیده می‌باشد.»

رئیس بخش پژوهشی یونوسفر مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، با بیان این نکته که آشفتگی‌های متحرک (TID) نیز در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفته‌اند، گفت: «این آشفتگی‌ها امواجی هستند که در یونوسفر منتشر می‌شوند، چگالی الکترون را تغییر می‌دهند و بر انتشار امواج رادیویی و سیستم‌های ارتباطی تأثیر می‌گذارند. این امواج بسته به پارامتر‌های موجی مانند سرعت فاز، طول موج و دوره تناوب به دو دسته بزرگ‌مقیاس (LSTID) و میان‌مقیاس (MSTID) تقسیم می‌شوند. امواج بزرگ‌مقیاس عمدتاً در شرایط ژئومغناطیسی فعال و تأثیر توفان خورشیدی بر یونوسفر و مگنتوسفر زمین ایجاد می‌شوند. آنها دوره تناوب‌هایی بیش از یک ساعت دارند، سریع‌تر از ۴۰۰ متر بر ثانیه حرکت می‌کنند و طول موج‌های افقی بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر دارند. این در حالی است که امواج میان‌مقیاس طول موج بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلومتر و دوره تناوب‌های کمتر از ۶۰ دقیقه را به خود اختصاص می‌دهند. این امواج عمدتاً منبع محلی دارند و چندین مطالعه آنها را به امواج گرانشی اتمسفر (AGWs) ایجادشده توسط فعالیت‌های همرفتی در تروپوسفر نسبت داده‌اند. از آنجا که دامنه این آشفتگی‌ها بسیار کوچک است، آشکارسازی آنها به تکنیک‌های پیچیده پردازش سیگنال نیاز دارد. عمده امواج بزرگ‌مقیاسِ مشاهده‌شده بر روی یونوسفر ایران، با دوره تناوب ۹۰ دقیقه، و عمده امواج میان‌مقیاس با دوره تناوب ۱۳ دقیقه آشکار شدند.»