SWARM ile ekvatoral plazma kabarcıklarını tahmin etme

Gün batımından sonra atmosferik yoğunluktaki değişiklikler, Dünya’nın ekvatoru üzerinde “plazma kabarcıkları” adı verilen sıcak gaz ceplerinin oluşmasına neden olarak uydular ve Dünya arasındaki iletişim kesintilerine neden olabilir. Yeni AI modelleri artık bilim insanlarının plazma balonu olaylarını tahmin etmelerine ve bir tahmin oluşturmalarına yardımcı oluyor. Çalışma, bu hafta Ulusal Astronomi Toplantısında (NAM 2022) Ph.D. Sachin Reddy tarafından sunuldu. University College London’da öğrenci.

Gün batımından kısa bir süre sonra, üst atmosferde “plazma kabarcıkları” adı verilen aşırı ısıtılmış gaz cepleri oluşur ve uzaya yayılır (Dünya yüzeyinin 900 km yukarısına kadar). Bu baloncuklar küçük başlar ve sadece birkaç saat içinde bir futbol sahası büyüklüğünden küçük bir ülkenin büyüklüğüne kadar hızla büyür. Baloncuklar büyüdükçe, radyo sinyallerini bloke ederek ve çarpıtarak uyduların Dünya ile iletişim kurmasını önleyebilirler.

Plazma kabarcıklarını tahmin etmek için bir araştırma ekibi, SWARM uydu görevinden 8 yıllık verileri bir araya getirdi. Uzay aracında, İyonosferik Kabarcık İndeksi adı verilen otomatik bir kabarcık dedektörü bulunuyor. Bu, kabarcıkların mevcut olup olmadığını kontrol etmek için elektron yoğunluğundaki değişiklikleri ve manyetik alan kuvvetini karşılaştırır: ikisi arasında güçlü bir korelasyon, bir plazma kabarcığının varlığını gösterir.

Uydu, çoğu plazma kabarcığının ortasından 460 km yükseklikte (ticari bir uçaktan yaklaşık 30 kat daha yüksek) uçar. Model, herhangi bir zamanda meydana gelen bir plazma kabarcığı olayının olasılığı hakkında tahminler yapmak için SWARM’dan veri toplamayı bir makine öğrenimi yaklaşımıyla birleştirir.

Sonuçlar, plazma balonu olaylarının sayısının tıpkı hava durumu gibi mevsimden mevsime değiştiğini ve güneş aktivitesi ile olay sayısının arttığını göstermektedir. Buna rağmen, model, plazma kabarcıklarını tahmin etmede yılın zamanından çok daha önemli bir unsur olarak konum buluyor ve çoğu olay Atlantik’te Güney Atlantik Anomalisi olarak adlandırılan bir bölgede meydana geliyor. AI modeli, olayları farklı testlerde %91 doğrulukla tahmin eder.

Reddy, “Tıpkı Dünya’daki hava durumu tahmini gibi, uydu hizmetlerinde büyük kesintileri önlemek için baloncukları tahmin edebilmemiz gerekiyor. Amacımız şöyle bir şey söyleyebilmek: ‘Yarın 20:00’de %30 ihtimal var. Afrika Boynuzu üzerinde beliren bir balon. Bu tür bilgiler, uzay aracı operatörleri ve sizin ve benim gibi her gün uydu verilerine bağımlı olan insanlar için son derece faydalıdır.”