Исторические данные: загадочная "игноросфера" раскрывает тайны полярного сияния на нашей планете.

Исследователи разработали первый в мире набор данных, который охватывает всю атмосферу Земли, простирающуюся до границ космоса. Они надеются, что эти данные помогут прояснить некоторые недостаточно изученные процессы, происходящие в атмосфере, включая полярные сияния. Работа опубликована в журнале Progress in Earth and Planetary Science, сообщает Space.

Ученые постоянно исследуют различные слои атмосферы Земли. Например, миллионы метеостанций по всему миру и сотни метеорологических зондов ежедневно собирают данные о всей тропосфере, которая является самой нижней частью атмосферы. Зонды также достигают нижней части стратосферы, находящейся над тропосферой. Объем данных, полученных в ходе этих измерений, позволяет делать практически безошибочные прогнозы погоды.

Однако то, что происходит в мезосфере, слое разреженного воздуха над стратосферой, который простирается почти до границ космоса, остается почти неизвестным. Поскольку ученые очень мало знают о процессах, происходящих в мезосфере, этот слой иногда называют "игноросферой".

Мезосфера расположена слишком высоко для метеозондов и слишком низко для исследования с помощью спутников на орбите.

Авторы исследования попытались решить эту проблему с помощью компьютерного моделирования. Они использовали редкие доступные данные о метеорологических параметрах в "игноросфере", полученные с помощью метеорологических ракет и наземных радаров, и создали первый в своем роде набор данных о всей атмосфере Земли. В частности, моделирование было сосредоточено на реконструкции процессов в мезосфере.

Для этого использовались данные измерений за период с 2003 по 2023 год, охватывающие всю атмосферу до высоты 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 множество явлений, связанных с космической погодой. Когда всплески заряженных частиц от Солнца достигают Земли, они взаимодействуют с разреженными газами на больших высотах, возбуждая молекулы воздуха. Когда это происходит, молекулы испускают свет, который мы наблюдаем как полярное сияние. Но существуют и другие, менее заметные влияния, которые космическая погода оказывает на атмосферу.

Солнечные частицы могут изменять химию озона и разрушать озоновый слой. Кроме того, полярные сияния могут вызывать гравитационные волны, которые распространяются вниз по атмосфере, утверждают ученые.

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

Авторы исследования утверждают, что новый набор данных позволяет моделировать гравитационные волны по всей атмосфере, от поверхности до границ космоса.

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

Существует множество других загадок атмосферы Земли, которые новый набор данных поможет разгадать, считают ученые.