एनएआरएल एमएसटी रडार अवलोकन ने आयनमंडलीय गूंजन रेडल को हल करने में सहायता किया

लगभग ढ़ाई दशक पहले एनएआरएल, गढ़ांकी में स्थापित उच्च शक्ति, बड़े एपर्चर मध्यमंडल-समतापमंडल-क्षोभमंडल (एमएसटी) रडार को मध्यम और ऊपरी वायुमंडलीय गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए डिजाइन किया गया था। इस रडार ने 50 वर्षीय आयनमंडलीय प्रतिध्वनि पहेली को हल करने में एक महत्वपूर्ण योगदान दिया है। इस पहेली को पृथ्वी के आयनमंडल में 140-170 किमी की ऊँचाई क्षेत्र में दिन के दौरान रडार प्रतिध्वनियों से जोड़ा जाता है, जहां प्रबल विद्युतप्रवाह/विद्युत क्षेत्र का कोई ज्ञात स्रोत नहीं है और प्लाज्मा अस्थिरता के विकास को बढ़ाने वाले घनत्व ढाल नहीं हैं। महत्वपूर्ण तरीके से, एनएआरएल एमएसटी रडार अवलोकन ने चुंबकीय भूमध्य रेखा के बाहर 150 किलोमीटर के गूंजन की घटना पर पहला प्रयोगात्मक सबूत प्रदान किया है। हालांकि, इन गूँजनों को मध्य अक्षांशों में नहीं देखा गया है और इसलिए उन्हें कम चुंबकीय अक्षांशों तक सीमित रखा गया है इस घटना पर क्षैतिज पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की भूमिका का संकेत मिलता है। इस गूंजन की घटना ने पूरे विश्व में आयनमंडल वैज्ञानिकों को सिर्फ आश्चर्यचकित नहीं किया है, लेकिन आज आयनमंडलीय प्लाज्मा भौतिकी में सबसे अधिक पेचीदा और चुनौतीपूर्ण क्षेत्र के रूप में रहता है। हालांकि इन गूँजनों को दिन के आयनमंडल क्षेत्रीय विद्युत क्षेत्र का आकलन करने का विश्वसनीय साधन माना जाता है जो कि भूमध्यरेखीय प्लाज्मा फव्वारे और कई आयनमंडलीय घटनाओं को संचालित करता है, जो उपग्रह आधारित नेविगेशन/संचार प्रणालियों के लिए हानिकारक हैं।

एनएआरएल एमएसटी रडार द्वारा अवलोकित इन गूंजनो का एक उदाहरण, जो प्रतिध्वनियों के संकेत-से-रव अनुपात का ऊँचाई-समय वितरण प्रस्तुत करता है, प्रतिध्वनित क्षेत्र का शानदार पूर्वाह्न उतार और अपराह्न आरोहण दर्शाता है, जिससे प्रत्यक्ष सौर चरम कोण को नियंत्रित करता है, प्रतिध्वनित प्रक्रिया, किसी भी अन्य भूमध्यवर्ती आयनमंडलीय गूंजन घटना से भिन्न है।

150 किमी प्रतिध्वनि के संकेत-से-रव अनुपात के ऊँचाई-समय में बदलाव

150 किमी प्रतिध्वनि के संकेत-से-रव अनुपात के ऊँचाई-समय में बदलाव

 

हैरानी की बात है, इन गूँजन की घटना आवृत्ति, हालांकि, विषुवों के दौरान सबसे कम है, जब सूर्य भूमध्य रेखा में अधिक है, सर्दियों में मध्यम है, और गर्मियों में सबसे अधिक, जो स्पष्ट रूप से सौर विकिरण और प्रतिध्वनित घटना की अन्य गतिशीलता की जटिल भूमिका को प्रस्तुत करता है।

 
दिन के समय 150-किमी गूंजन घटना के मौसमी बदलाव

दिन के समय 150-किमी गूंजन घटना के मौसमी बदलाव

 

एनएआरएल के अवलोकनों से पता चला है कि ये गूंजन दो विशिष्ट प्रकारों में आते हैं: एक प्रकार (प्रकार-ए) के गूंजन संकेतों में कम रव अनुपात (एसएनआर) (<5 डीबी) और वर्णक्रमीय चौड़ाई एसएनआर पर निर्भर होती है, और अन्य प्रकार (टाइप-बी) में, प्रतिध्वनियां उच्च एसएनआर (25 डीबी जितना ऊंचा) और वर्णक्रमीय चौड़ाई एसएनआर से लगभग स्वतंत्र होती हैं। इस शोध को बाद में दुनिया के सबसे शक्तिशाली भूमध्यरेखीय रडार जिकामर्का के रडार अवलोकनों द्वारा पुष्टि कर दी गई है।

भूभौतिकी शोध पत्र (2016) में प्रकाशित फोटोईलेक्ट्रॉन प्रेरित प्लाज्मा तरंगों के नवीनतम बड़े पैमाने पर गतिकी सिमुलेशन ने सुझाव दिया है कि गूढ़ गूँजन ऊर्जावान फोटो-इलेक्ट्रानों से जुड़े हुए हैं, जो लैंगमुइर, निचले और ऊपरी हाइब्रिड और इलेक्ट्रॉन बर्नस्टीन तरंगों को ड्राइव कर सकते हैं । जबकि इस मौलिक काम ने पांच दशक के 150किमी के गूंजन पहेली को संबोधित करने के लिए नया दृष्टिकोण प्रदान किया है, जबकि एनएआरएल ने हाल ही में दिए दो नए निष्कर्षों ने इस सैद्धांतिक आधार की कमी को दर्शाया है। मौजूदा सोच को संशोधित करने के लिए एनएआरएल के दो महत्वपूर्ण निष्कर्ष 2008-2009 के असामान्य रूप से गहरी सौर न्यूनतम के लिए टाइप-बी प्रतिध्वनियों का स्पष्ट संबंध है और सौर ईयूवी विकिरण के साथ गूढ़ गूँजन के विपरित संबंध, स्पष्ट सौर घटना की गतिविधि निर्भरता गूंजन और सौर ईयूयू रेडिएशन की तीव्रता के बीच विपरित रिश्ते को दर्शाया है ।

सौर ईयूवी रेडिएशन और प्रतिध्वनि के घनत्व के बीच विपरित संबंध
सौर ईयूवी रेडिएशन और प्रतिध्वनि के घनत्व के बीच विपरित संबंध
 

आयनमंडल के चरम उत्पादन क्षेत्र में भौतिकी की जटिलता और समृद्धि को दर्शाते हुए ये नए अवलोकन निष्कर्ष, अमेरिकी भूभौतिकीय संघ पत्रिका, भूभौतिकीय अनुसंधान पत्र, वॉल्यूम 43, पीपी 11,129-11,136 (2016) में प्रकाशित किए गए हैं। । इस पेपर ने महत्वपूर्ण प्रश्न उठाए हैं, अर्थात् (1) जो कि 150 किमी के गूंजनो के स्थानीय समय के बदलावों के मौसमी, दिन-प्रतिदिन और बेहतर विवरण का कारण क्या है? और (2) अपेक्षाकृत उच्च सौर अवस्था के दौरान 2008-2009 की गहन सौर न्यूनतम अवधि के दौरान टाइप-बी के  150 किमी पर प्रतिध्वनियों अधिक होने की वजह क्या है? और विभिन्न वैज्ञानिक समुदाय को समझने के लिए चुनौतीपूर्ण प्रकृति का रहस्य को आज के विज्ञान समस्याओं को रखा गया, ये बकाया प्रश्न अधिकतर अनुत्तरित रहते हैं और व्यापक प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक कार्यों को आकर्षित करते हैं ताकि भूमध्यरेखीय आयनमंडल, विशेषकर सौर-स्थलीय ऊर्जावान और सूर्य-पृथ्वी संबंध को सामान्य रूप में समझ सकें।

अब एनएआरएल वैज्ञानिकों ने अन्य इसरो केंद्रों के वैज्ञानिकों के साथ समन्वय में, नए स्थापित सक्रिय व्यूह एमएसटी रडार और गदांकी आयनमंडलीय रडार इंटरफेरोमीटर (जीआईआरआई) और सैद्धांतिक सिमुलेशन का उपयोग करके रडार प्रयोगों के साथ-साथ रॉकेट-जनित प्रयोगों को एक साथ इस उत्कृष्ट विज्ञान प्रश्न को हल करने की योजना बना रहे हैं।