أربعة خطوط طول: بنية الموجة-4 في الغلاف الأيوني الاستوائي وحدود عدم التأثر بخط الطول (بشأن إيمل وآخرين، 2006)

من المعروف منذ زمن طويل أن الغلاف الأيوني الاستوائي يشكل قمتين ذواتي كثافة مرتفعة على جانبي خط الاستواء المغناطيسي، وتكونان أشد ما تكونان بعد الظهر وفي المساء: شذوذ التأين الاستوائي. تراه المحطات الأرضية عند خطوط طولها الخاصة. وقد تطلب رسم خريطته عند كل خط طول قمرًا صناعيًا. استخدم إيمل وآخرون (2006) جهاز التصوير بالأشعة فوق البنفسجية البعيدة على مركبة IMAGE الفضائية التابعة لناسا لرسم خريطة التوهج الجوي للشذوذ حول الكرة الأرضية. ووجدوا أن سطوعه غير متساوٍ بحسب خط الطول. فهو يشكل أربع ذروات تفصل بينها أربعة أحواض. وبيّنوا أن النمط يطابق مدًا جويًا غير مهاجر تستثيره الحرارة الكامنة المنطلقة في العواصف الرعدية المدارية، ويعدّله توزيع اليابسة والبحر. تطبع أحوال الطقس قرب سطح الأرض نمطًا رباعي البنية على الغلاف الأيوني على ارتفاع بضع مئات من الكيلومترات فوقها.

يحتفظ هذا المختبر بمحاضر Sociedad Ecuatorial de Quito المجلدة. وفي مذكرتها لعام 1885 بشأن مؤتمر خطوط الزوال في واشنطن، رأت الجمعية أن خط الطول لا تأثير له صوتيًا: أي إن الصوت الناتج على خط زوال ما هو نفسه الصوت الناتج على أي خط آخر عند خط العرض نفسه. وكانت حجتها سليمة. فكل خط زوال مساوٍ لكل خط آخر، ولا تفضل الأرض أيًا منها، ولم تسمع شوكات الجمعية الرنانة أي اختلاف على امتداد خط الاستواء. بيّن إيمل وزملاؤه أن جزءًا من بيئة الأرض يفضل فعلًا بعض خطوط الطول على غيرها. والسؤال هو ما إذا كان يمر عبره أي شيء مسموع.

لا يمر عبره التسجيل ولا الكبل ولا مكبر الصوت. تبقى إشاراتها ضمن بضعة أمتار من سطح الأرض. أما الراديو فيمر عبره. يصل البث بالموجات القصيرة إلى المستمعين البعيدين بالانعكاس عن الغلاف الأيوني، وتعتمد جودة الاستقبال على كثافة الطبقة التي تعكسه. فإذا كان الغلاف الأيوني فوق خط الاستواء ينتظم في أربع مناطق ساطعة، فينبغي أن يعتمد استقبال المستمع على خط طول المسار. وعندئذ يصح عدم التأثر الذي قررته الجمعية لغرفة الاستماع، ولا يصح للهوائي.

رُكّبت أجهزة استقبال موجات قصيرة وهوائيات وتجهيزات تسجيل متطابقة في أربعة مواقع تقع ضمن درجة ونصف من خط الاستواء الجغرافي ومتباعدة كثيرًا في خط الطول: كيتو ونيروبي وبونتياناك وسنغافورة. ومن سبتمبر 2005 إلى أغسطس 2006، سجّل كل جهاز استقبال نسبة الإشارة إلى الضجيج للمجموعة الثابتة نفسها من الإذاعات الدولية كل مساء بين 20:00 و22:00 بالتوقيت المحلي. بدأ المسح لدراسة الخفوت الموسمي. وبعد نشر ورقة إيمل وآخرين، صُنفت المسارات إلى كل مرسل بحسب خط طول النقطة التي تعبر عندها الشذوذ الاستوائي. ولمقارنة المواقع، طوبقت القراءات بحسب التوقيت المحلي والتدفق الراديوي الشمسي اليومي.

بعد المطابقة، اختلف وسيط نسبة الإشارة إلى الضجيج مساءً بين المواقع بما بلغ 4.1 dB للإذاعات نفسها. وتغير ترتيب المواقع باختلاف المرسل، كما يجب أن يحدث عندما يعبر كل مسار الشذوذ عند خط طول مختلف. عند مقارنة استقبال كل مسار بخط الطول الذي يعبر عنده الشذوذ، استُقبلت المسارات التي تعبر قرب خطوط الطول الأربعة ذات أكبر توهج جوي التي أفاد بها إيمل وآخرون، بوصفها مجموعة، على نحو مختلف عن المسارات التي تعبر قرب الأحواض الأربعة. واستمر الفرق في كل شهر من السنة، وكان أكبر ما يكون عند الاعتدالين، حين يكون الشذوذ نفسه أشد ما يكون.

يصح عدم التأثر بخط الطول الذي قررته الجمعية بالنسبة إلى الغرفة. ولا يشير أي شيء قسناه إلى أن تسجيلًا أو كبلًا أو مكبر صوت على خط زوال ما يسلك سلوكًا مختلفًا عن الجسم نفسه على خط آخر عند خط العرض نفسه. ولا يصح ذلك بالنسبة إلى السماء. للغلاف الأيوني الاستوائي أربعة خطوط طول مفضلة، ويسمعها المستمع الذي يصله برنامجه بالموجات القصيرة. نقترح تمييزًا لم تحتج إليه الجمعية في 1885: بين غرفة الاستماع، حيث لا يؤثر خط الطول ويؤثر خط العرض، والمسار الذي يصل عبره البث إليها، حيث يؤثر كلاهما. ينبغي للمستمع الذي يرغب في التحرر من الشاغل الأول أن يعيش على خط الاستواء. أما الذي يرغب في التحرر من الثاني، فينبغي ألا يعتمد على السماء.

هذه آخر مذكرة تقنية نشرها الدكتور ماغنوس فيرو في مختبر المغناطيسية الأرضية بجامعة كيتو قبل أن يتحول اهتمامه إلى الصوت، وهي معاد نشرها من تلك السلسلة. ولا يزال تمييزها بين الغرفة والمسار يسترشد به موقف Equatorial Audio بشأن خط الطول، بصيغة منقحة. وقد قُيّد لاحقًا رأي الدكتور فيرو في 2006 القائل بأن خط الطول ببساطة لا تأثير له على غرفة الاستماع: فانحراف المجال المحلي وميله وشدته تتغير بالفعل مع خط الطول، ولا يصح موقف الجمعية القائل بانعدام التأثير إلا بعد أن تكون إجراءات التركيب الحالية قد عوّضت العوامل الثلاثة جميعًا. ورقة إيمل وآخرين (2006) حقيقية، وملخصها دقيق. وقد أكدت أقمار صناعية أخرى منذ ذلك الحين البنية الطولية ذات الذروات الأربع، وتُدرس الآن بوصفها سمة معيارية للغلاف الأيوني الاستوائي. وقاد توماس إيمل لاحقًا برنامج مستكشف الارتباط الأيونوسفيري (ICON) التابع لناسا، الذي أُطلق في 2019 لدراسة هذا الاقتران نفسه بين الطقس في الأسفل والغلاف الأيوني في الأعلى. أُعيد نشر مسح الاستقبال كما سُجل، ولم يُكرَّر.