رازهای منطقه نادیده جو زمین درباره شفق های قطبی

به گزارش میجیک محققان ژاپنی امیدوارند که پروژه جدید به آشکار شدن برخی از فرآیندهای کمتر مطالعه شده در گوشته گازی سیاره ما از جمله شفق تماشایی کمک کند.

به گفته اسپیسی برخی از بخش های جو زمین همچنان با جزئیات باورنکردنی مورد مطالعه قرار می گیرند. به عنوان مثال میلیون ها ایستگاه هواشناسی در سراسر جهان صدها بالون هواشناسی و هواپیماهای بی شماری هر روز کل تروپوسفر زمین پایین ترین منطقه جو سیاره را بررسی می کنند. بالون ها به استراتوسفر پایینی نیز می رسند. حجم داده های تولید شده در این نظرسنجی آنقدر زیاد است که مدل جدید اقلیم محاسباتی را عملاً بدون خطا می کند.

با این حال اگر بالاتر نگاه کنید خواهید دید که داستان بسیار متفاوت است. مزوسفر که لایه ای از هوا است که بالای استراتوسفر امتداد یافته و تقریباً به لبه فضا می رسد ناشناخته است. آنقدر اطلاعات کمی در مورد فرآیندهای مزوسفر وجود دارد که گاهی اوقات این منطقه را “Ignorosphere” یا “Ignored Sphere” می نامند. شکاف در دانش ما نتیجه غیرقابل دسترس بودن نادیده کره است که برای بالن های استراتوسفر بسیار زیاد و برای ماهواره های مدار زمین بسیار کم است.

گروهی از محققان دانشگاه توکیو (UTokyo) سعی کردند با استفاده از مدل سازی کامپیوتری مشکل را حل کنند. او مشاهدات نادری را که با راکت ها و رادارهای زمینی و فناوری لیدار بر روی پارامترهای هواشناسی از نادیده گرفته شده بود گرفت و آنها را به یک سیستم همسان سازی داده های جدید که قبلا توسعه یافته بود وارد کرد. یکسان سازی داده ها روشی است که مدل سازی را با مشاهدات مستقیم برای پیش بینی تکامل یک سیستم ترکیب می کند. سپس به سیستم دستور داده می شود تا آنچه را که ممکن است در مزوسفر اتفاق افتاده باشد بازسازی کند تا شکاف ها را پر کند.

محققان از این مدل برای تولید داده هایی استفاده کردند که تکامل کل جو تا ارتفاع 110 کیلومتری را پوشش می دهد. آنها از نتایج تحقیقات خود در مورد بادهای مزوسفری به دست آمده توسط رادارهای زمینی برای تأیید برخی پارامترها در مدل برای اطمینان از نتایج آنها استفاده کردند. این مجموعه داده بازه زمانی بین سپتامبر 2004 تا دسامبر 2023 را پوشش می دهد و به محققان اجازه می دهد تا برخی از پدیده های مرموزتر از جمله شفق قطبی را که در ارتفاعات بالاتر رخ می دهد کاوش و مدل سازی کنند.

«کائورو ساتو» استاد دانشگاه توکیو و محقق ارشد این پروژه گفت: ما داده های زیادی برای تروپوسفر و استراتوسفر داریم و مدل سازی عددی این ناحیه تقریباً به پایان رسیده است. در ناحیه بالا مدل عملکرد خوبی ندارد. زیرا آنها اطلاعات دقیقی از شرایط اولیه ندارند. مجموعه داده ما می تواند داده های لازم را ارائه دهد.

Ignorosphere ناحیه ای از جو است که اثرات زیادی در ارتباط با آب و هوای فضا دارد. هنگامی که انفجار ذرات باردار از خورشید به سیاره ما برخورد می کند با گازهای بالای زمین مخلوط می شود و مولکول های هوا را مشتعل می کند. وقتی این اتفاق می افتد مولکول ها درخششی تماشایی از خود ساطع می کنند که روی زمین به عنوان شفق قابل مشاهده است اما اثرات دیگری که کمتر قابل مشاهده هستند در جو وجود دارد.

ساتو گفت: “ذرات پرانرژی خورشیدی می توانند شیمی ازن را تغییر داده و آن را مختل کنند.” همچنین می دانیم که شفق های قطبی می توانند امواج گرانشی ایجاد کنند که سپس در جو منتشر می شوند.

امواج گرانشی که نباید با امواج گرانشی ناشی از برخورد سیاهچاله ها و دیگر برخوردهای چشمگیر اشتباه گرفته شوند در سراسر جو رخ می دهند. آنها انرژی را به سراسر جهان منتقل می کنند و بر الگوهای آب و هوا تأثیر می گذارند. با این حال تاکنون مدل های آب و هوایی قادر به درک اثرات امواج گرانشی که در ارتفاعات بالاتر رخ می دهند نبوده اند.

ساتو گفت: مجموعه داده ما شرایط اولیه با وضوح بسیار بالا را برای مدل های گردش عمومی جوی فراهم می کند. بنابراین به ما امکان می دهد امواج گرانشی را در سراسر جو زمین – از سطح تا لبه فضا – شبیه سازی کنیم.

این داده ها به محققان کمک می کند بفهمند که چگونه فرآیندهای جوی پایین تر بر یونوسفر بالای 80 کیلومتر تأثیر می گذارند جایی که ذرات گاز همچنان توسط باد خورشیدی یونیزه می شوند. به گفته ساتو امواج جوی از جمله امواج گرانشی و امواج جزر و مدی در مقیاس جهانی بر فرآیندهایی در یونوسفر تأثیر می گذارند که جریان های الکتریکی را در اطراف سیاره از طریق تعامل بین خطوط میدان مغناطیسی زمین و حرکت هوای یونیزه شده یونوسفر ایجاد می کنند.

این تحقیق در مجله “Earth and Planetary Science” منتشر شده است.

انتهای پیام