The thermosphere at South Pole

Abstract

The Earth's thermosphere provides the first layer of atmosphere to filter the sun's optical radiation on its way to the surface. In addition, it absorbs most of the energetic particles swept up from interplanetary space and guided downwards along magnetic field lines. The most variable components of these sources of incoming energy are the energetic particles associated with the aurora and the extreme ultraviolet radiation dependent on solar activity. Because of this defensive role, the thermosphere is the place where incoming radiation is converted to heat. At high latitudes, such as South Pole, the thermospheric temperature is strongly dependent on solar and geomagnetic activity. Energetic photons and charged particles ionize the thermosphere, creating the ionosphere. Currents of millions of amps flow in the high latitude ionosphere causing additional heating and associated dynamical forcing through ion drag on the neutral gas particles. Winds driven by this drag are a persistent feature of the high latitude thermosphere. The electric fields which drive them originate the solar terrestrial dynamo and are subject to reversals dependent on the sign of the interplanetary magnetic field component in the plane of the solar ecliptic. Hence the winds and temperatures in the thermosphere depend strongly on interplanetary phenomena.

地球の熱圏は太陽光放射が地上に到達する過程での最初の放射遮蔽フィルタである。さらに、熱圏は、惑星間の宇宙空間から集められ磁力線に沿って降下してくる高エネルギー粒子をほとんどすべて吸収する。降下してくるエネルギー源の中で最も変動の大きなものは太陽活動に依存するオーロラに伴う高エネルギー粒子と極端な紫外線放射である。この防御的な役割の故に、熱圏は降下粒子が熱に変換される場所である。南極点のような高緯度の地点においては、熱圏の温度は太陽および地磁気活動に大きく依存する。高エネルギー光子および荷電粒子が熱圏をイオン化し、電離圏を生成する。高緯度の電離圏の中では数百万アンペアの電流が流れて、新たな加熱を生じ、このため中性のガス粒子に対してイオン抗力を介して動的作用をもたらす。この抗力によって生じる風は高緯度熱圏の恒常的な姿である。風の駆動力となる電場は太陽-地球のダイナモを発生させ、太陽黄道面における惑星間磁場要素の符号に依存して反転する。したがって、熱圏における風および温度は惑星間現象に強く依存する。