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Un modèle plus précis de l’ionosphère terrestre

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Un modèle plus précis de l’ionosphère terrestre

Densité électronique de l’ionosphère autour de la Terre pour une période de temps donnée : valeurs élevées en rouge, valeurs faibles en bleu. La ligne blanche représente l’équateur géomagnétique. Crédit CCBY 4.0 Smirnov et al. (2023) – Rapports scientifiques (https://doi.org/10.1038/s41598-023-28034-z)

L’ionosphère – la région de l’espace terrestre s’étendant de 60 à 1 000 km au-dessus de la Terre – empêche la propagation des signaux radio des systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) avec ses particules chargées électriquement.

C’est un problème avec la haute précision que ces systèmes exigent, à la fois dans la recherche et pour des applications telles que la conduite autonome ou la détermination précise de l’orbite des satellites. Les modèles de l’ionosphère et la distribution de charge dynamique inégale peuvent aider à corriger les signaux retardés dans l’ionosphère, qui est une source majeure d’erreur dans les applications GNSS. Des chercheurs dirigés par Artem Smirnov et Yuri Shprits du Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences présentent un nouveau modèle de l’ionosphère dans la revue Nature Scientific Reports, développé sur la base de réseaux de neurones et de données de mesure par satellite datant d’il y a 19 ans. En particulier, il peut reconstruire le sommet de l’ionosphère, la partie supérieure riche en électrons de l’ionosphère avec une précision beaucoup plus grande qu’auparavant. C’est donc aussi une base importante pour les progrès de la recherche ionosphérique, avec des applications dans l’étude de la propagation des ondes électromagnétiques ou pour l’analyse de certains phénomènes météorologiques spatiaux, par exemple.

Contexte : L’importance et la complexité de l’ionosphère

L’ionosphère terrestre est la région de la haute atmosphère qui s’étend d’environ 60 à 1 000 kilomètres d’altitude. Ici, les particules chargées telles que les électrons et les ions positifs dominent, en raison de la radioactivité du soleil – d’où le nom. L’ionosphère est importante pour de nombreuses applications scientifiques et industrielles car les particules chargées affectent la propagation des ondes électromagnétiques telles que les signaux radio. Le retard de propagation des ions des signaux radio est l’une des principales sources d’interférences dans la navigation par satellite. Celle-ci est proportionnelle à la densité électronique dans l’espace traversé. Par conséquent, une bonne connaissance de la densité électronique peut aider à corriger les signaux. En particulier, la région supérieure de l’ionosphère, à plus de 600 km, est intéressante, où 80 % des électrons sont collectés dans la soi-disant ionosphère supérieure.

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Le problème est que la densité électronique varie considérablement – en fonction de la latitude et de la longitude sur Terre, de l’heure de la journée et de l’année et de l’activité solaire. Cela les rend difficiles à reconstruire et à prédire, comme base de correction des signaux radio par exemple.

modèles précédents

Il existe différentes méthodes pour modéliser la densité électronique dans l’ionosphère, entre autres, le modèle international de référence de l’ionosphère IRI, reconnu depuis 2014. Il s’agit d’un modèle empirique qui établit une relation entre les variables d’entrée et de sortie sur la base de l’analyse statistique de observations. Cependant, il présente encore des faiblesses dans une région importante de l’ionosphère supérieure en raison de la couverture limitée des observations précédemment collectées dans cette région.

Récemment, cependant, de grandes quantités de données sont devenues disponibles pour cette région. Par conséquent, les approches d’apprentissage automatique (ML) se prêtent à en déduire la régularité, en particulier pour les relations non linéaires complexes.

Une nouvelle approche utilisant l’apprentissage automatique et les réseaux de neurones

Une équipe du centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences autour d’Artem Smirnov, doctorant et premier auteur de l’étude, et Yuri Schpritz, chef du département « Physique spatiale et météo spatiale » et professeur à l’université de Potsdam, ont maintenant a obtenu une nouvelle approche expérimentale basée sur ML. Pour cela, ils ont utilisé les données de 19 missions satellitaires, notamment CHAMP, GRACE et GRACE-FO, qui étaient et sont encore largement opérées par le GFZ et COSMIC. Les satellites ont mesuré – entre autres – la densité électronique à différentes plages d’altitude de l’ionosphère et couvrant différentes périodes annuelles et locales ainsi que des cycles solaires.

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Avec l’aide de Neural Networks, les chercheurs ont développé un modèle de densité électronique dans l’ionosphère supérieure, qu’ils appellent le modèle NET. Ils ont utilisé une méthode dite MLP (Multi-Layer Perceptrons), qui apprend de manière itérative les poids du réseau pour reproduire les distributions de données avec une très grande précision.

Les chercheurs ont testé le modèle avec des mesures indépendantes de trois autres missions satellites.

Évaluer le nouveau modèle

« Notre modèle est remarquablement cohérent avec les mesures : il peut très bien reconstruire la densité électronique à toutes les plages d’altitude de la haute ionosphère, dans le monde entier, à tout moment de l’année et de la journée, et à différents niveaux d’activité solaire, et il dépasse largement le modèle de référence de l’ionosphère.  » IRI international en termes de précision. De plus, il couvre l’espace en permanence, résume le premier auteur Artem Smirnov.

Yuri Shpritz ajoute : « Cette étude représente un changement de paradigme dans la recherche ionosphérique car elle montre que les densités ionosphériques peuvent être reconstruites avec une très grande précision. Le modèle NET reproduit les effets de plusieurs processus physiques qui régissent la dynamique de l’ionosphère supérieure et pourrait avoir de larges applications dans la recherche ionosphérique. »

Applications possibles dans la recherche ionosphérique

Les chercheurs voient des applications possibles, par exemple, dans les études de propagation des ondes, pour calibrer de nouveaux ensembles de données de densité électronique avec des décalages de base souvent inconnus, pour des reconstructions tomographiques sous la forme d’un modèle de fond, ainsi que pour analyser des événements météorologiques spatiaux spécifiques et effectuer de longues -reconstructions à distance ionosphère. De plus, le modèle développé peut être corrélé avec les pics de plasma et peut ainsi devenir une nouvelle option en amont pour l’IRI.

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Le cadre développé permet une intégration transparente de nouvelles données et de nouvelles sources de données. Le modèle peut être recyclé sur un ordinateur standard et peut être exécuté régulièrement. Dans l’ensemble, le modèle NET représente une amélioration significative par rapport aux méthodes traditionnelles et met en évidence le potentiel des modèles basés sur les réseaux de neurones pour fournir une représentation plus précise de l’ionosphère pour les systèmes de communication et de navigation basés sur le GNSS.

Un nouveau modèle de réseau de neurones pour la face supérieure de la Terre jeonosphèreRapports scientifiques (accès libre)

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Comment votre téléphone peut vous aider le 8 avril

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Comment votre téléphone peut vous aider le 8 avril

Il joue

Une éclipse solaire totale amènera des millions de personnes du Texas au Maine à contempler le ciel dans l'après-midi du 8 avril.

L'éclipse plongera les gens le long d'un chemin étroit dans l'obscurité de midi, mais les personnes situées en dehors du chemin de la totalité peuvent toujours utiliser des lunettes à éclipse pour voir la lune passer devant le soleil. De plus, des marques comme Burger King et Pizza Hut se lancent également dans l'enthousiasme pour l'éclipse.

Si vous ne pouvez pas mettre la main sur des lunettes spéciales pour l'éclipse, ou si vous ne pouvez pas sortir ou vous rapprocher d'une fenêtre à proximité, il existe de nombreuses applications que vous pouvez utiliser pour suivre l'éclipse sur votre ordinateur, votre tablette ou votre appareil mobile. Vous trouverez ci-dessous un résumé de certaines de ces applications.

Pour plus d'informations concernant les applications et logiciels liés à l'éclipse totale de Soleil du 8 avril, vous pouvez visiter le site Internet Site Web de la Société américaine d'astronomie.

Quand aura lieu l’éclipse totale de Soleil en 2024 ? Votre guide des spectacles, des prévisions et où regarder.

Éclipse solaire totale

Solar Eclipse est une application « innovante » développée par l'Exploratorium, un musée des sciences, des technologies et des arts de San Francisco, en partenariat avec la NASA, selon la description de l'application dans l'App Store d'Apple.

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La description de l'application se lit comme suit : « Vivez l'éclipse à venir comme jamais auparavant avec cette application conçue pour les passionnés d'éclipse et les esprits curieux. » « Que vous soyez à l'intérieur ou à l'extérieur de la trajectoire de l'éclipse, améliorez votre expérience d'observation de l'éclipse avec des vues rapprochées et en direct de la surface du Soleil grâce à nos télescopes avancés. »

L'application a une note de 3,8 étoiles sur l'App Store et est conçue exclusivement pour iPad et iPhone. tu peux Télécharger les ici.

Éclipse 2024

Cette application, créée par le développeur Saira Creations, permet aux utilisateurs d'appuyer sur un marqueur n'importe où sur une carte pour voir si cet endroit verra une éclipse totale, ainsi que l'heure et la durée du début.

L'application a une note de 3,1 étoiles sur l'App Store d'Apple et est conçue exclusivement pour iPad et iPhone. tu peux Télécharger les ici.

Une éclipse

One Eclipse est une application conçue par Simulation Curriculum Corp en collaboration avec Astronomers Without Borders.

La description de l’application se lit comme suit : « Vivez l’éclipse totale de Soleil de 2024 et soutenez les programmes d’éducation et de sensibilisation d’Astronomes sans frontières dans plus de 145 pays. »

L'application pourrait servir de « passeport » pour l'éclipse solaire du 8 avril, selon sa description, et ses principales fonctionnalités incluent un compte à rebours, une carte interactive de l'éclipse et un simulateur d'éclipse.

Il a une note de 4,7 étoiles dans l'App Store d'Apple et vous pouvez Télécharger les ici.

Demande de la NASA

Selon l'AAS, l'application de la NASA vous permet de regarder une diffusion en direct de l'éclipse.

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En plus de la diffusion en direct, l'application NASA propose également les dernières images, actualités, informations sur les missions, podcasts et expériences interactives de réalité augmentée pour l'exploration, selon sa description sur l'App Store.

Il a une note de 4,8 étoiles et vous pouvez Télécharger les ici.

Gabe Hoare est correspondant national de l'information pour USA TODAY. Vous pouvez le suivre sur X @Gaby Houari Ou envoyez-lui un e-mail à [email protected].

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La Chine semble tenter de sauver le vaisseau spatial malheureux de l’oubli lunaire

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La Chine semble tenter de sauver le vaisseau spatial malheureux de l’oubli lunaire

HELSINKI — Les données de suivi semblent montrer que la Chine tente de récupérer un vaisseau spatial initialement destiné à la Lune, mais qui s'est retrouvé bloqué en raison d'un étage de fusée défectueux.

Les vaisseaux spatiaux DRO-A et B ont décollé du port spatial de Xichang à bord d'une fusée Longue Marche 2C le 13 mars. d'abord La reconnaissance de la mission est venue du média d'État chinois Xinhua, qui a annoncé que le vaisseau spatial n'avait pas été inséré avec précision dans son orbite désignée par l'étage supérieur de la fusée Yuanzheng-1S.

« L'étage supérieur a rencontré un dysfonctionnement pendant le vol, empêchant les satellites d'entrer avec précision sur l'orbite prédéfinie », a indiqué Xinhua. annonceur. « Des travaux d'élimination pertinents sont actuellement en cours », a-t-elle ajouté, citant le centre de lancement de Xichang.

Les données du 18e Escadron de défense spatiale (SDS) de l'US Space Force ont initialement montré des objets associés à un lancement en orbite terrestre basse (LEO). Cependant, les ensembles de données suivants à deux éléments de ligne (TLE), une représentation mathématique de l'orbite moyenne du satellite, issus de 18 SDS, montrent un objet du lancement (désignation internationale 2024-048A) sur une orbite hautement elliptique de 525 x 132 577 km de l'orbite terrestre. Le problème a depuis été soulevé, puisque le vaisseau spatial a été suivi sur une orbite de 971 x 225 193 km le 26 mars.

Cela indique qu'au moins un satellite, et éventuellement les deux – s'ils sont toujours attachés l'un à l'autre – se sont séparés de l'étage supérieur et que l'orbite de l'objet a été élevée.

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« Nous ne savons pas grand-chose, mais je pense que nous pouvons déduire des données de suivi que la charge utile (charge utile) s'est séparée de l'étage YZ et a brûlé au moins une orbite, indiquant une tentative de sauvetage de la mission. » a déclaré le tracker d'activité et astrophysicien Jonathan McDowell Actualités spatiales.

Ni les médias d'État ni les autorités spatiales chinoises n'ont rapporté que DRO-A et B visaient à atteindre la Lune. Cependant, le magazine 2023 papier La technologie de navigation relative de haute précision du même nom indique que les deux satellites visent une orbite rétrograde lointaine (DRO) autour de la Lune. Les données orbitales le confirment désormais.

Destination : orbite rétrograde lointaine

Les paires DRO-A et B sont conçues pour communiquer depuis une orbite rétrograde lointaine avec un autre satellite, appelé DRO-L, en orbite terrestre basse. DRO-L a été lancé sur une fusée Jilong 3 en février. DRO est une orbite lunaire haute qui se déplace dans la direction opposée à la rotation de la Lune autour de la Terre.

La Chine n'a pas encore fourni de mise à jour sur les satellites DRO-A et B. La brûlure post-orbite, lorsque le vaisseau spatial est au périgée, ou à son approche la plus proche de la Terre, pourrait élever son apogée, ou le point le plus éloigné de la Terre, à la distance lunaire.

Le vaisseau spatial devra ensuite effectuer un autre brûlage pour entrer sur son orbite lunaire prévue. On ne sait pas comment l’utilisation imprévue de carburant pour élever son orbite afin d’atteindre la Lune affecterait la mission.

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La mission peut être mise à jour si le ou les satellites entrent sur son orbite lunaire initialement prévue. La nature fermée de la mission en termes d'informations dément l'ouverture, tandis que l'atterrisseur Peregrine d'Astrobotic a connu des problèmes lors de sa malheureuse mission lunaire.

La mission DRO-A/B ne semble pas constituer un élément majeur des projets lunaires de la Chine et sa perte n'aurait pas d'impact majeur sur le programme d'exploration du pays. Il s’agit plutôt d’une mission de test technologique et orbital qui pourrait jouer un rôle dans ses ambitions lunaires plus larges visant à créer une infrastructure de navigation et de communication lunaire pour soutenir l’exploration lunaire.

Ce n’est pas non plus la seule nouvelle mission lunaire chinoise. Le satellite relais de communications lunaires Queqiao-2 a été lancé le 19 mars en tant que précurseur de la mission de retour d'échantillons sur la face cachée Chang'e-6, dont le lancement est prévu en mai. Deux satellites plus petits, appelés Tiandu-1 et Tiandu-2, étaient à bord du lancement en tant qu'explorateurs des plans plus larges de la constellation Queqiao.

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Vie microbienne inexplorée dans les estuaires souterrains

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Vie microbienne inexplorée dans les estuaires souterrains
Les faits saillants de l'éditeur sont des résumés de recherches récentes rédigées par les éditeurs de la revue AGU.
source: Journal de recherche géophysique : Biogéosciences

Les estuaires souterrains (STE), où se mélangent les eaux souterraines terrestres et l’eau de mer, sont vitaux pour les écosystèmes côtiers océaniques. Il a été défini pour la première fois il y a 25 ans par Willard Moore (1999), ces régions ne sont pas bien étudiées, même si elles sont confrontées à des menaces croissantes en raison des futurs changements globaux.

Adesari et al. [2024] Il cherche à combler les lacunes des connaissances en mesurant les communautés microbiennes et leurs fonctions au sein des STE. En utilisant des incubations de sédiments qui imitent les facteurs de stress attendus, tels que l'élévation du niveau de la mer, l'augmentation des niveaux de nutriments et de longs temps de séjour, l'étude révèle la sensibilité des communautés microbiennes aux changements de nitrate et de salinité.

Ces résultats soulignent le rôle central des communautés microbiennes dans la réponse aux fluctuations environnementales du microbiote et dans la régulation des cycles du carbone et de l’azote dans les zones océaniques côtières. De plus, les activités humaines remodèlent radicalement les entreprises publiques, soulignant le besoin urgent d’efforts de conservation, tels que la réduction des taux de prélèvement des eaux souterraines.

Citation : Adyasari, D., Dimova, NT, Ní Chadhain, SM et Waska, H. (2024). Communautés microbiennes et activité métabolique dans les aquifères riches en matières organiques : l'impact des changements climatiques et d'utilisation des terres. Journal de recherche géophysique : Biogéosciences129, e2023JG007660. https://doi.org/10.1029/2023JG007660

—Marguerite A. Xenopoulos, rédacteur en chef, JGR : Biogéosciences

Texte © 2024. Les auteurs. CC BY-NC-ND 3.0
Sauf indication contraire, les images sont soumises au droit d'auteur. Toute réutilisation sans autorisation expresse du titulaire des droits d'auteur est interdite.

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