Az idegen ignoroszféra most számos űrbéli rejtélyt válaszolhat meg

A légkör rétegei közül az ignoroszféra a legkevésbé feltárt, pedig fontos kérdésekre adhatja meg a választ.

Japán tudósok létrehozták a Föld teljes légkörének első hosszú távú, egészen az űrig terjedő adathalmazát, amelyről a tanulmány Progress in Earth and Planetary Science című folyóiratban jelent meg. Remélik, hogy a projekt segítségével fényt deríthetnek néhány kevéssé vizsgált folyamatra, amelyek bolygónk gáznemű burkában zajlanak, beleértve a csodálatos északi fényt is.

Egy ismeretlen réteg

A Föld légkörének egyes részeit folyamatosan, hihetetlen részletességgel tanulmányozzák. Például világszerte több millió meteorológiai állomás, meteorológiai ballonok százai és számtalan repülőgép naponta méréseket végez a teljes troposzféráról, a légkör legalsó régiójáról.

A mezoszféra, a sztratoszféra feletti ritkás légréteg, amely majdnem az űr széléig ér, viszont szinte teljesen ismeretlen. A mezoszférában zajló folyamatokról olyan keveset tudunk, hogy a régiót néha „ignoroszférának” nevezik az „ignore”, azaz figyelmen kívül hagyni szó után, írja az Observer Voice. Ez az ismereteinkben meglévő űr az ignoroszféra elérhetetlenségéből adódik – túl magasan van a sztratoszféra léggömbök számára, de túl alacsonyan az alacsony Föld körüli pályán keringő műholdak műszereinek.

Pótolnák a hiányt

A Tokiói Egyetem kutatócsoportja számítógépes modellezéssel próbálta megoldani a problémát. A meteorológiai paraméterek ritka, az ignoroszférában rendelkezésre álló méréseit egy új, korábban kifejlesztett adatasszimilációs rendszerbe táplálták. Az adatasszimiláció olyan technika, amely a modellezést közvetlen megfigyelésekkel kombinálja, hogy megjósolja egy rendszer fejlődését. A rendszert ezután arra utasították, hogy rekonstruálja, mi történhet az ignoroszférában, hogy kitöltse az üres helyeket.

A japán kutatók a modell segítségével 19 évnyi adatot generáltak, amely a teljes légkör fejlődését felölelte egészen 110 kilométeres magasságig. Ezután a földi radarral végzett további mezoszférai szélmérésekkel ellenőrizték a modell egyes paramétereit.

Az adatkészlet a 2004 szeptembere és 2023 decembere közötti időszakot öleli fel, és lehetővé teszi a kutatók számára, hogy feltárják és modellezzék a nagyobb magasságokban zajló rejtélyes jelenségek egy részét, beleértve a sarki fényt és annak déli megfelelőjét, az aurora australist.

„A troposzférára és a sztratoszférára vonatkozóan rengeteg adatunk van, és a numerikus modellezés erre a régióra szinte tökéletes” – mondta a Space.com-nak Kaoru Sato, a Tokiói Egyetem légkörfizika professzora, a projekt vezető kutatója. „A fenti régióban a modellek nem teljesítenek olyan jól, mert nem rendelkeznek pontos adatokkal a kezdeti feltételekről.”

Miért fontos az ignoroszféra?

Az ignoroszféra az a légköri régió, ahol számos, az űridőjárással kapcsolatos hatás jelentkezik. Amikor a Napból érkező töltött részecskék kitörései elérik bolygónkat, összekeverednek a Föld felett magasan lévő vékony gázokkal, és izgatják a levegő molekuláit. Ahogy ez megtörténik, a molekulák a Földön sarki fényként megfigyelhető ragyogást bocsátanak ki. Vannak azonban más, kevésbé látható hatások is, amelyeket az űridőjárás gyakorol a légkörre.

„A nagyenergiájú naprészecskék megváltoztathatják az ózon kémiai összetételét és megzavarhatják az ózonréteget” – mondta Sato. „Azt is tudjuk, hogy a sarki fény jelensége úgynevezett gravitációs hullámokat hozhat létre, amelyek aztán lefelé terjednek a légkörben.”

A gravitációs hullámok olyan örvények, amelyek az egész légkörben megjelennek. Ezek energiát szállítanak az egész földgolyón, így befolyásolják az éghajlati mintákat. Eddig azonban az éghajlatmodellezőknek nem sikerült megérteniük a nagyobb magasságokban előforduló gravitációs hullámok hatásait.

„Adatállományunk nagyon nagy felbontású kezdeti feltételeket biztosít a légkör általános cirkulációs modelljéhez” – mondta Sato. „Így lehetővé teszi számunkra a gravitációs hullámok szimulálását a teljes légkörben, a felszíntől az űr széléig.”

Az adatok segítenek a kutatóknak abban is, hogy jobban modellezzék, hogyan hatnak az alsó légkörben zajló folyamatok az ionoszférára, ahol a gáznemű részecskéket a napszél folyamatosan ionizálja. Sato elmondta, hogy a légköri hullámok hatással vannak az ionoszféra dinamójára, egy olyan folyamatra, amely a Föld mágneses mezővonalai és az ionoszféra ionizált levegőjének mozgása közötti kölcsönhatás révén elektromos áramot generál a bolygó körül.

Vannak más rejtélyek is, amelyek megfejtésében a kutatók reményei szerint adatsoruk segít – például az interhemiszférikus csatolás néven ismert furcsa jelenség, amelyet először a 2000-es évek végén figyeltek meg. A félgömbközi csatolás egy feltételezett kapcsolat az antarktiszi mezoszféra és az északi-sarkvidéki sztratoszféra között, amelyben ritka magaslégköri felhők rendszeresen egyszerre jelennek meg és tűnnek el, általában januárban, mondta Sato.

„Ha meg akarjuk érteni a mechanizmusokat, amelyek e félgömbök közötti összekapcsolódás mögött állnak, adatokra van szükségünk” – mondta Sato. „A mi adathalmazunk nagyon értékes információkkal szolgálhat ennek a csatolásnak a kezeléséhez.”

Ez is érdekelhet:

• Egy fizikus szerint tudja, miért nem találkoztunk még idegenekkel – és a magyarázat félelmetes
• Furcsaságot észlelt a nemrég szolgálatba állt Einstein-szonda távcsöve

Kiemelt kép: depositphotos.com