Исторические данные: неуловимая "игноросфера" раскрывает секреты полярного сияния на Земле

Ученые создали первый в истории набор данных обо всей атмосфере Земли, которая протирается вплоть до края космоса. Они надеются, что эти данные помогут пролить свет на некоторые малоизученные процессы, которые происходят в атмосфере Земли, включая полярные сияния. Исследование опубликовано в журнале Progress in Earth and Planetary Science, пишет Space.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Ученые постоянно изучают некоторые слои атомсферы Земли. Например, миллионы метеостанций по всему миру и сотни метеорологических шаров ежедневно проводят измерения всей тропосферы, самой нижней области атмосферы. Шары также достигают нижней части стратосферы, которая находится над тропосферой. Объем данных, полученных в результате этих измерений, позволяет делать практически безошибочные прогнозы погоды.

Но то, что происходит в мезосфере, слое разреженного воздуха над стратосферой, который достигает почти края космоса, остается практически неизвестным. Из-за того, что очень мало ученые знаю о процессах, происходящих в мезосфере, ее иногда называют "игноросферой".

Мезосфера находится слишком высоко для метеорических шаров и слишком низко для того, чтобы ее изучать с помощью спутников на орбите.

Авторы исследования попыталась решить эту проблему с помощью компьютерного моделирования. Они взяли редкие доступные измерения метеорологических параметров в "игноросфере", полученные с помощью метеорологических ракет и наземных радаров, и создали первый в истории набор данных обо всей атмосфере Земли. В частности, моделирование было направлено на реконструкцию процессов в мезосфере.

Для этого использовались данные измерений за период с 2003 по 2023 год, которые охватывали всю атмосферу до высоты в 110 км. По словам ученых, этот набор данных позволит исследовать и моделировать некоторые загадочные явления, происходящие на больших высотах, включая полярные сияния.

В мезосфере происходят многие явления, связанные с космической погодой. Когда всплески заряженных частиц от Солнца попадают на нашу планету, они смешиваются с разреженными газами высоко над Землей, возбуждая молекулы воздуха. Когда это происходит, молекулы выпускают свет, который мы можем видеть, как полярное сияние. Но есть и другие, менее заметные влияния, которые космическая погода оказывает на атмосферу.

Солнечные частицы могут изменять химию озона и разрушать озоновый слой. Также полярные сияния могут создавать гравитационные волны, которые распространяются вниз в атмосферу, говорят ученые.

Гравитационные волны (не стоит путать с гравитационными волнами, возникающими при столкновениях черных дыр) — это вихри, которые возникают по всей атмосфере. Они переносят энергию по всей планете и влияют на климатические модели. Но до сих пор ученые не смогли понять эффекты гравитационных волн, возникающих на больших высотах.

Авторы исследования говорят, что новый набор данных позволяет моделировать гравитационные волны во всей атмосфере, от поверхности до края космоса.

Данные также помогут ученым лучше моделировать то, как процессы в нижней атмосфере влияют на ионосферу, слой атмосферы выше 80 км, где газообразные частицы постоянно ионизируются солнечным ветром. Атмосферные волны, включая гравитационные волны и приливные волны глобального масштаба, влияют на ионосферное динамо, процесс, создающий электрический ток вокруг планеты посредством взаимодействия между линиями магнитного поля Земли и движениями ионизированного воздуха ионосферы.

Есть и другие тайны атмосферы Земли, которые новый набор данных поможет разгадать, считают ученые.

Фокус уже писал о том, что телескоп Хаббл показал, как выглядят новорожденные звезды в туманности Ориона. Две протозвезды на фотографии телескопа Хаббл находятся в стадии превращения в обычные звезды.