Oamenii de știință japonezi au creat primul set de date pe termen lung despre întreaga atmosferă a Pământului, întinzându-se până la spațiu.
Ei speră că proiectul va ajuta la aruncarea luminii asupra unor procese puțin expuse care au loc în giulgiul gazous al planetei noastre, inclusiv magnificul Northern Lights.
Unele părți din Atmosfera Pământului sunt studiate continuu în detalii incredibile. De exemplu, milioane de stații meteorologice din întreaga lume, sute de baloane meteorologice și nenumărate avioane oferă măsurători zilnice ale întregii tropofere, cea mai joasă regiune a atmosferei. De asemenea, baloanele ajung în partea inferioară a stratosferei, stratul de deasupra troposferei. Cantitatea de date generate de aceste măsurători este atât de mare încât face ca modelele meteo de calcul moderne să fie aproape infailibile.
Arată puțin mai sus, iar povestea este complet diferită. Mezosfera, stratul de aer slab deasupra stratosferei care ajunge aproape până la marginea spațiului, este foarte mult un necunoscut complet. Se știe atât de puțin despre procesele din mezosferă, încât regiunea este uneori numită „ignofera”. Acest gol din cunoștințele noastre este rezultatul neatinsului ignoferei – este prea mare pentru baloanele stratosferice și, în general, prea scăzut pentru instrumentele de pe sateliți din orbita Pământului Low pentru a explora.
Înrudite: Scrisoarea luminoasă „anti-auras” extrem de rară, „anti-auras” negru
O echipă de cercetători de la Universitatea din Tokyo a încercat să rezolve problema folosind modelarea computerului. Aceștia au luat rarele măsurători disponibile ale parametrilor meteorologici în ignoferă-obținute prin rachete sonore și instrumente de radar și LIDAR bazate pe pământ-și le-au introdus într-un nou sistem de asimilare a datelor pe care le-au dezvoltat anterior. Asimilarea datelor este o tehnică care combină modelarea cu observații directe pentru a prezice evoluția unui sistem. Apoi, sistemul a fost instruit să reconstruiască ceea ce se poate întâmpla în mezosferă pentru a completa semifabricatele.
Cercetătorii japonezi au folosit modelul pentru a genera date în valoare de 19 ani care cuprinde evoluția întregii atmosfere până la altitudinea de 110 kilometri (68,4 mile). Apoi au folosit măsurători suplimentare ale vânturilor mezosferice obținute de radar la sol pentru a verifica unii parametri din model pentru a obține încredere în rezultatele sale.
Setul de date acoperă perioada cuprinsă între septembrie 2004 și decembrie 2023 și va permite cercetătorilor să exploreze și să modeleze unele dintre fenomenele misterioase care au loc la altitudini mai mari, inclusiv fascinanța Aurora borealis și omologul său antipodean, Aurora australis.
„Pentru troposferă și stratosferă, avem o mulțime de date, iar modelarea numerică pentru această regiune este aproape perfectă”, a declarat pentru Space.com Kaoru Sato, profesor de fizică atmosferică de la Universitatea din Tokyo și a fost cercetător principal în spatele proiectului. „În regiunea de mai sus, modelele nu funcționează atât de bine, deoarece nu au date exacte ale condițiilor inițiale. Setul nostru de date poate furniza acest lucru.”
Ignosphera este regiunea atmosferică în care apar multe efecte legate de vremea spațială. Când izbucni de particule încărcate de la Soarele Loveste planeta noastră, se amestecă cu gazele subțiri deasupra Pământului, incitante moleculele de aer. După cum se întâmplă, moleculele dau strălucirea fascinantă pe care o putem observa pe pământ ca aurore. Există însă și alte efecte mai puțin vizibile pe care vremea spațială le are asupra atmosferei.
„Particulele solare cu energie mare pot schimba chimia ozonului și pot perturba stratul de ozon”, a spus Sato. „Știm, de asemenea, că fenomenul Aurora poate crea ceea ce numim valuri de gravitație, care apoi se propagă în jos în atmosferă”.
Undele gravitaționale (care nu sunt confundate cu undele gravitaționale produse de coliziunile găurilor negre, printre alte întâlniri dramatice) sunt vortice care apar în toată atmosfera. Ei transportă energie pe tot globul, afectând astfel tiparele climatice. Până în prezent, însă, modelatorii climatici nu au reușit să înțeleagă efectele undelor gravitaționale care apar la altitudini mai mari.
„Setul nostru de date oferă condiții inițiale într -o rezoluție foarte mare pentru modelul de circulație generală a atmosferei”, a spus Sato. „Deci, ne permite să simulăm undele de gravitație în întreaga atmosferă, de la suprafață până la marginea spațiului”.
De asemenea, datele vor ajuta cercetătorii să modeleze mai bine modul în care procesele din atmosfera inferioară afectează ionosfera, partea atmosferei deasupra altitudinilor de 50 km (80 km), unde particulele gazoase sunt ionizate constant de vântul solar. Sato a spus că undele atmosferice, inclusiv undele gravitaționale și undele de maree la scară globală, afectează dinamul ionosferic, un proces care generează un curent electric în jurul planetei prin interacțiunea dintre liniile de câmp magnetic ale Pământului și mișcările aerului ionizat al ionosferei.
Există și alte mistere pe care cercetătorii speră că setul lor de date va ajuta la crăparea-de exemplu, fenomenul ciudat cunoscut sub numele de cuplare interemisferică, observată pentru prima dată la sfârșitul anilor 2000. Cuplarea inter-hemisferică este o legătură asumată între mezosfera antarctică și stratosfera arctică, în care nori rari de mare altitudine apar în mod regulat și dispar în același timp, de obicei în luna ianuarie, a spus Sato.
„Dacă dorim să înțelegem mecanismele din spatele acestui cuplaj inter-hemisferic, avem nevoie de date”, a spus Sato. „Setul nostru de date poate oferi informații foarte valoroase pentru a aborda acest cuplaj.”
O hârtie Descrierea lucrărilor efectuate de echipa japoneză a fost publicată în revista Progress in Earth and Planetary Science pe 10 ianuarie.
Postat inițial pe Space.com.
Comentarii recente