Atmosfera Ziemi rozciąga się daleko za orbitę Księżyca

Tam, gdzie nasza atmosfera wtapia się w przestrzeń kosmiczną, istnieje chmura atomów wodoru luźno związanych grawitacyjnie z naszą planetą. To tak zwana geokorona. Stanowi część najbardziej zewnętrznej warstwy atmosfery planety – egzosfery.

Gazowa otoczka naszej planety rozciąga się daleko za orbitę Księżyca. Najnowsze badania oparte o dane pozyskane przez sondę SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) wskazują, że może to być odległość sięgająca 630 tysięcy kilometrów.

Wyniki badań zostały opublikowane na łamach pisma „ Journal of Geophysical Research: Space Physics”.

Jeden z instrumentów sondy SOHO - SWAN, dzięki swoim niezwykle czułym sensorom, obserwował ślady wodoru i precyzyjnie ustalił, jak daleko sięgają granice geokorony. Obserwacje te można wykonać tylko w określonych porach roku, kiedy Ziemia i jej geokorona pojawiają się w polu widzenia SWAN.

- Księżyc przelatuje przez ziemską atmosferę. Nie byliśmy tego świadomi, dopóki nie odkurzyliśmy obserwacji dokonanych ponad dwie dekady temu przez sondę SOHO - powiedział Igor Baliukin z Rosyjskiego Instytutu Badań Kosmicznych, główny autor publikacji.

Trudno dokonywać pomiarów geokorony. Dotychczas uważano, że jej granica sięga na odległość około 200 tys. kilometrów od Ziemi. Najnowsze analizy skorygowały wcześniejsze ustalenia. Ciekawe jest to, że krążąca wokół punktu Lagrange’a (L1) – około 1.5 miliona kilometrów od Ziemi – sonda SOHO poczyniła te obserwacje ponad dwie dekady temu, w latach 1996-1998. Dane przez ten czas znajdowały się w archiwum czekając na kogoś, kto będzie mógł je przeanalizować.

Odczyty zostały wykonane specjalnie w celu mapowania geokorony za pomocą instrumentu SWAN, który posiada czujniki przeznaczone do pomiaru emisji ultrafioletu z atomów wodoru, tak zwanej linii Lyman-alfa. Nie możemy jej zobaczyć z Ziemi – ten typ promieniowania jest pochłaniany przez ziemską atmosferę. Do jego obserwacji potrzeba instrumentów znajdujących się w przestrzeni kosmicznej.

Pierwszy teleskop umieszczony na Księżycu przez astronautów z misji Apollo 16 w 1972 roku uchwycił sugestywny obraz geokorony otaczającej Ziemię, jaśniejący w świetle ultrafioletowym. - Astronauci na powierzchni Księżyca nawet nie wiedzieli, że faktycznie znajdują się wewnątrz geokorony - przyznał Jean-Loup Bertaux, współautor publikacji i były główny naukowiec SWAN.

Instrument SWAN może selektywnie mierzyć światło z geokorony, odfiltrowując emisję Lyman-alpha z dalszej odległości. To pozwoliło na opracowanie dokładniejszej mapy geokorony i ujawnienie jej prawdziwych rozmiarów. Pokazało także, jak na tę gazową otoczkę wpływa Słońce.

Fot. NASA

Światło słoneczne ściska atomy wodoru w geokoronie po dziennej stronie Ziemi i wytwarza obszar o zwiększonej gęstości po stronie nocnej. Skompresowany wodór po dziennej stronie ma gęstość około 70 atomów na centymetr sześcienny na wysokości 60 tys. kilometrów. Rozrzedza się do 0,2 atomów na centymetr sześcienny na orbicie Księżyca.  

- Na Ziemi nazywalibyśmy to próżnią. To dodatkowe źródło wodoru nie jest wystarczająco gęste, aby ułatwić eksplorację kosmosu – powiedział Baliukin. Dobrą wiadomością jest to, że cząstki te nie stanowią zagrożenia dla kosmicznych podróżników podczas przyszłych misji załogowych krążących wokół Księżyca i na sam Srebrny Glob.

- Istnieje również promieniowanie ultrafioletowe związane z geokoroną, bo atomy wodoru rozpraszają promienie słoneczne we wszystkich kierunkach, ale ich wpływ na astronautów na orbicie Księżyca jest nieistotny w porównaniu do głównego źródła promieniowania – Słońca – dodał Jean-Loup Bertaux.

Geokorono po nocnej stronie może wpływać na obserwacje astronomiczne wykonywane w pobliżu Księżyca. - Teleskopy kosmiczne obserwujące niebo w zakresie fal ultrafioletowych w celu zbadania składu chemicznego gwiazd i galaktyk musiałyby wziąć to pod uwagę – zaznaczył Jean-Loup Bertaux.

Źródło: American Geophysical Union, fot. NASA. Na zdjęciu geokorona Ziemi widoczna z Księżyca. Zdjęcie wykonane w 1972 roku w ramach misji Apollo 16.