Nästan 80 år påverkas fortfarande påverkan från de våldsamma bombningarna under andra världskriget runt om i världen. Christopher Scott skulle veta att två av sina moster dödades på bara 9 och 11 års ålder under London Blitz, Nazi-Tysklands åtta månaders angrepp mot briterna.
Dessa flygattacker hade inte bara krusande effekter genom generationer av familjer. Scott, som är en rymd- och atmosfärfysiker vid University of Reading i Storbritannien, fann nyligen att bomberna kändes också i utkanten av rymden.
Genom att kamma igenom arkivdata upptäckte Scott att chockvågor från bomberna kort försvagade jonosfären, det yttersta lagret av jordens atmosfär.
Från blixt till bomb
Mellan cirka 50 och 375 miles (80 och 600 kilometer) över marken är jonosfären där auroror skapas och där astronauter ombord på den internationella rymdstationen bor. Gasatomer i detta atmosfärskikt upphetsas av solstrålning och bildar elektriskt laddade joner. Densiteten och höjden hos elektroner, de negativt laddade partiklarna i jonosfären kan variera.
"Jonosfären är mycket mer varierande än vad som kan förklaras med solaktivitet," sa Scott till Live Science.
Scotts tidigare forskning visade att blixtnedslag kunde förbättra jonosfären. Han ville ta reda på om detta berodde på den explosiva energin från blixtar eller dess elektriska laddning. Så han gick ut för att leta efter väl dokumenterade explosioner på marken och jämföra historiska data med arkivdata från Radio Research Center i Slough, där forskare hade uppmätt tätheten jonosfären med hjälp av radiopulser skickade över en rad korta vågfrekvenser .
Scott sa att han ursprungligen tänkte titta på effekterna av London Blitz, men lite information överlever om tidpunkten och ammunitionen som användes för dessa raid. Som ett alternativ tillhandahöll Skots kollega Patrick Major, en historiker vid University of Reading, en databas om bombningen mot Berlin mellan 1943 och 1944 och riktade Scott till andra uppsättningar om allierade luftattacker i Europa.
Chockvågor
Varje attack släppte energin från minst 300 blixtnedslag, sade Scott, och historiska berättelser från marken vittnar om den vidsträckta makt av bomber som 22 000 lb. (10.000 kilogram) Brittiska "Grand Slam."
"Invånare under bomberna skulle rutinmässigt komma ihåg att de kastades genom luften av tryckvågorna i luftgruvorna som exploderade, och fönsterkarmar och dörrar skulle blåsa från deras gångjärn," sade Major i en nyhetsmeddelande.
När forskarna tittade på jonosfärens svarsposter runt tiden för 152 stora allierade luftattacker i Europa, fann de att elektronkoncentrationen minskade betydligt på grund av chockvågorna från bomberna. Resultaten publicerades idag (25 september) i tidskriften Annales Geophysicae.
"Jag kunde se en effekt i Storbritanniens jonosfärregister från att bomba över 1 000 km bort," sade Scott. "Jag blev förvånad över det."
Ingo Mueller-Wodarg, en planetforskare vid Imperial College London som inte var inblandad i studien, sa att forskningen är "en snygg demonstration av hur jonosfären påverkas av aktiviteter på marken, trots att de är många tiotals till hundratals kilometer över jord."
Effekterna av chockvågorna skulle vara tillfälliga, sade Scott och varade under en dag. "Jonosfären styrs till stor del av solstrålning", sa han till Live Science. "Bombningen representerar en liten påverkan i jämförelse."
Scott tillade att jonosfärens försvagning kan ha påverkat effektiviteten för kortvågsradiokommunikation, som förlitade sig på jonosfären för att återspegla signalerna över långa avstånd.
Mer modern teknik, till exempel GPS, påverkas av störningar i jonosfären. En annan studie som publicerades tidigare i år fann att den massiva chockvågen från en lansering av en SpaceX Falcon 9-raket 2017 skapade ett tillfälligt hål i jonosfären, vilket kan ha stört navigationssignalerna i en timme eller två därefter.
Nästa steg
Mueller-Wodarg noterade att det länge har spekulerats om jordbävningar påverkar jonosfären, med blandade resultat. "Denna studie ger starkt stöd till förslaget att händelser på marken som genererar någon form av chockvåg eller starka impulser ska kunna kännas i jonosfären," Mueller-Wodargtold Live Science.
Scott sa att han också vill ta reda på om åskväder, vulkaner och jordbävningar kan upptäckas med liknande metoder.
Han digitaliserar för närvarande även tidigare brittiska jonosfäriska uppgifter med avsikt att sätta denna information online så att frivilliga kan hjälpa till att identifiera fler effekter på jonosfären. Detta kan hjälpa Scott att förstå varför blixtnedslag påverkar jonosfären.
"Det jonosfäriska skiktet som vi såg svara på bombningen var mycket högre än det som användes i blixtstudien, eftersom det var det enda som digitala data för närvarande finns för," sade Scott. "Detta är en av anledningarna till att jag vill digitalisera de jonosfäriska uppgifterna, så att vi kan se om skiktet som förbättrades av blixt också förbättras av bombningen. Först då kan vi säga säkert om blixteffekten är på grund av chockvågor eller en elektrisk ström-eller båda. "
