Історичні дані: невловима "ігноросфера" розкриває таємниці полярного сяйва на Землі.

Вчені створили перший в історії набір даних про всю атмосферу Землі, яка простягається до краю космосу. Вони сподіваються, що ці дані допоможуть пролити світло на деякі маловивчені процеси, які відбуваються в атмосфері Землі, включаючи полярні сяйва. Дослідження опубліковане в журналі Progress in Earth and Planetary Science, пише Space.

Вчені постійно вивчають деякі шари атмосфери Землі. Наприклад, мільйони метеорологічних станцій по всьому світу та сотні метеорологічних куль щодня проводять вимірювання всієї тропосфери, найнижчої області атмосфери. Кулі також досягають нижньої частини стратосфери, яка знаходиться над тропосферою. Обсяг даних, отриманих в результаті цих вимірювань, дозволяє робити практично безпомилкові прогнози погоди.

Однак те, що відбувається в мезосфері, шарі розрідженого повітря над стратосферою, який досягає майже краю космосу, залишається практично невідомим. Через те, що дуже мало вчені знають про процеси, які відбуваються в мезосфері, її іноді називають "ігноросферою".

Мезосфера знаходиться занадто високо для метеорологічних куль і занадто низько для того, щоб її вивчати за допомогою супутників на орбіті.

Автори дослідження намагалися вирішити цю проблему за допомогою комп'ютерного моделювання. Вони використали рідкісні доступні вимірювання метеорологічних параметрів в "ігноросфері", отримані за допомогою метеорологічних ракет і наземних радарів, і створили перший в історії набір даних про всю атмосферу Землі. Зокрема, моделювання було спрямоване на реконструкцію процесів у мезосфері.

Для цього використовувалися дані вимірювань за період з 2003 по 2023 рік, які охоплювали всю атмосферу до висоти 110 км. За словами вчених, цей набір даних дозволить досліджувати і моделювати деякі загадкові явища, що відбуваються на великих висотах, включаючи полярні сяйва.

У мезосфері відбувається багато явищ, пов'язаних з космічною погодою. Коли сплески заряджених часток від Сонця потрапляють на нашу планету, вони змішуються з розрідженими газами високо над Землею, збуджуючи молекули повітря. Коли це відбувається, молекули випромінюють світло, яке ми можемо бачити як полярне сяйво. Але є й інші, менш помітні впливи, які космічна погода має на атмосферу.

Сонячні частки можуть змінювати хімію озону і руйнувати озоновий шар. Також полярні сяйва можуть створювати гравітаційні хвилі, які поширюються вниз в атмосферу, кажуть вчені.

Гравітаційні хвилі (не плутати з гравітаційними хвилями, що виникають при зіткненнях чорних дір) — це вихори, які виникають по всій атмосфері. Вони переносять енергію по всій планеті і впливають на кліматичні моделі. Але досі вчені не змогли зрозуміти ефекти гравітаційних хвиль, що виникають на великих висотах.

Автори дослідження стверджують, що новий набір даних дозволяє моделювати гравітаційні хвилі в усій атмосфері, від поверхні до краю космосу.

Дані також допоможуть вченим краще моделювати те, як процеси в нижній атмосфері впливають на іоносферу, шар атмосфери вище 80 км, де газоподібні частки постійно іонізуються сонячним вітром. Атмосферні хвилі, включаючи гравітаційні хвилі і припливні хвилі глобального масштабу, впливають на іоносферне динамо, процес, що створює електричний струм навколо планети через взаємодію між лініями магнітного поля Землі і рухами іонізованого повітря іоносфери.

Є й інші таємниці атмосфери Землі, які новий набір даних допоможе розгадати, вважають вчені.