大气中字母形状形成现象，起源成谜待解

倘若大气中存在类似于漂浮在天空中、微妙移动和变化的字母那样的异常现象，进而对我们的全球通信信号产生深远影响，那将会如何？

这听起来或许就像是直接从科幻小说里摘录出来的一句话，不过呢，它只是电离层这个永远充满神秘色彩的世界中的又一个迷人现象。

在我们头顶 50 至 400 英里的地方，恰好在太空的最低层之下，电离层乃是地球大气层中充满带电粒子的动态层。

美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的研究科学家杰弗里·克伦津（Jeffrey Klenzing）指出，这些发现有助于科学家了解地球大气层的复杂性，同时表明它比预期的更具可变性。

这种带电等离子体充当着无线电信号的关键通道，这对于环绕我们星球的导航以及通信卫星的运行极为重要。

然而，大气层的这迷人一层，不仅是信号的通道，而且还是无数未解之谜的所在之处。其中的一个谜团，是以不寻常的字母形状的现象呈现出来的。

这些神秘的 X 形和 C 形结构已经困扰天文学家好长一段时间了，并且还有可能破坏我们复杂又高度依赖的卫星网络。

传统上，在 太阳风暴 或地球上的重大天气事件之后，在电离层等离子体中观察到了这些 X 形结构。

例如，2022 年 1 月的洪加汤加-洪加哈派火山的大规模喷发，可以将粒子推进地球大气层，一直到达太空，从而形成这些结构。

同样，雷暴和飓风可以产生向上传播到电离层的压力波，有可能塑造这些结构。

但是现在，由美国国家航空航天局（NASA）策划的研究计划 GOLD 任务 做出的一项有趣发现，彻底推翻了我们此前对于大气形成的认知。

“NASA 的 GOLD 任务是第一个明确观察到字母形状的任务，”一项关于 X 形研究的主要作者、科罗拉多大学 的研究科学家法兹鲁尔·拉斯卡尔（Fazlul Laskar）说。

令人惊讶的是，即使在没有明显大气扰动的“平静时期”，也观察到了 X 形和 C 形特征。

“（X 的出现）显得很怪异，因为这表明存在着更多的局部驱动因素，”克伦津说道。

当考虑到这种现象意外的发生时间，谜团就进一步加深了。

通常，太阳辐射在夜间会减弱，在这些平静时期，常常会致使电离层中形成低密度气泡。

然而，这些 X 和 C 形成于太阳平静期被检测到，这对我们传统的解释构成了挑战，并引发了有关它们起源的新问题。

“这有点儿像生长在多风地区的一棵树。要是风通常朝东刮，树就会开始朝着那个方向倾斜并生长，”克伦津讲道。

了解大气中神秘的形成所带来的影响远远不止于单纯的科学好奇心。

关于 C 形的研究的主要作者卡兰表示：“弄明白为什么会出现这种状况确实非常重要。”

电离层的动态行为可以直接影响我们的全球通信和 导航系统。

例如，这些形状奇特的波峰和气泡会干扰 GPS 信号的传输，可能导致信号减弱或完全丢失。

5 月 10 日发生的一场地磁风暴就是这种干扰的一个显著例子，据拖拉机公司约翰迪尔（John Deere）报道，这导致了 GPS 导航系统出现困难。

“在太阳风暴期间，该信号会碰到带电粒子形成的‘雾’，进而可能丢失，”约翰迪尔的高级产品经理蒂姆·马奎斯（Tim Marquis）解释说。

鉴于 GPS 信号在农业、航运、运输和建筑等关键领域发挥着关键作用，这种干扰可能会产生广泛的影响。

“飞机、船舶和汽车中的 GPS 信号突然丢失，可能会产生危及生命的影响，这简直难以想象，”卡兰说。

GOLD 任务以及未来的科学探索旨在解开电离层那些复杂且神秘的谜团。

“我们需要的是这样一件事，一个空间天气预报系统，它可以告诉我们什么时候 GPS 信号会出现问题，”拉斯卡尔说。

人们满怀希望对这些大气现象有更深入和更全面的了解能够为准确预测电离层动态铺平道路。

这种预测能力对于帮助我们预测和减轻 GPS 信号丢失以及卫星通信中断极其重要，确保与我们的大气层以及依赖它的技术进行更安全、更可靠的交互。