رازهای منطقه نادیده جو زمین در رابطه با شفق های قطبی

ببه گزارش کمیاب آنلاین، محققان ژاپنی نخستین مجموعه داده های بلندمدت را در رابطه با کل اتمسفر زمین بوجود آورده اند و به یک منطقه نادیده از جو زمین پرداخته اند که می تواند اطلاعات جدیدی را در رابطه با شفق های قطبی عرضه نماید.

به گزارش کمیاب آنلاین به نقل از ایسنا، محققان ژاپنی امیدوارند که پروژه جدید آنها بتواند به آشکار کردن بعضی از فرآیندهای کمتر بررسی شده در پوشش گازی سیاره ما همچون شفق های قطبی باشکوه کمک نماید.
به نقل از اسپیس، بعضی از قسمت های جو زمین به صورت مداوم با جزئیات باورنکردنی مورد بررسی قرار می گیرند. برای نمونه، میلیونها ایستگاه هواشناسی در سراسر دنیا، صدها بالون هواشناسی و تعداد بی شماری از هواپیماها روزانه به بررسی کل تروپوسفر زمین که پایین ترین منطقه جو سیاره است، می پردازند. بالون ها به قسمت پایینی استراتوسفر زمین هم می رسند. مقدار داده های تولیدشده در این بررسی ها به قدری زیاد است که مدلهای محاسباتی جدید آب وهوا را حدودا بی خطا می کند.
با این حال، اگر کمی بالاتر نگاه کنید، می بینید که داستان کاملا متفاوت می باشد. مزوسفر که لایه ای از هوای پراکنده بالای استراتوسفر است و حدودا به لبه فضا می رسد، کاملا ناشناخته است. آن قدر اطلاعات کمی در رابطه با فرآیندهای مزوسفر وجود دارد که گاهی اوقات این منطقه را «ایگنوروسفر»(Ignorosphere) یا «نادیده کُره» می نامند. این خلأ موجود در دانش ما نتیجه دست نیافتنی بودن ایگنوروسفر است که برای بالون های استراتوسفر بسیار بالا و برای ماهواره هایی که در مدار پایین زمین قرار دارند، خیلی کم است.
گروهی از محققان «دانشگاه توکیو» (UTokyo) تلاش کردند تا مشکل را با استفاده از مدل سازی کامپیوتری حل کنند. آنها بررسی های نادر را که با موشک ها و رادارهای زمینی و فناوری لیدار به دست می آیند، روی پارامترهای هواشناسی ایگنوروسفر انجام دادند و آنها را به یک سیستم جدید همسان سازی داده ها که پیش تر توسعه داده بودند، وارد کردند. یکسان سازی داده ها روشی است که مدل سازی را با مشاهدات مستقیم برای پیشبینی تکامل یک سیستم ترکیب می کند. سپس، به سیستم دستور داده شد آن چه را که امکان دارد در مزوسفر درحال وقوع باشد، بازسازی کند تا شکاف ها را پر کند.
محققان از این مدل برای تولید داده هایی استفاده کردند که شامل تکامل کل اتمسفر تا ارتفاع ۱۱۰ کیلومتری است. آنها از نتیجه بررسی های صورت گرفته روی بادهای مزوسفر که توسط رادار زمینی به دست آمده بود، برای تأیید برخی پارامترها در مدل استفاده کردند تا از نتایج آن اطمینان حاصل کنند. این مجموعه داده، بازه زمانی بین سپتامبر ۲۰۰۴ تا دسامبر ۲۰۲۳ را پوشش می دهد و محققان را قادر می سازد تا بعضی از پدیده های مرموز همچون شفق قطبی را که در ارتفاعات بالاتر رخ می دهند، کاوش و مدل سازی کنند.


«کائورو ساتو»(Kaoru Sato)، استاد دانشگاه توکیو و پژوهشگر ارشد این پروژه اظهار داشت: برای تروپوسفر و استراتوسفر، داده های زیادی داریم و مدل سازی عددی برای این منطقه حدودا کامل است. در منطقه بالا، مدلها به این خوبی عمل نمی کنند؛ چونکه داده های دقیقی را در رابطه با شرایط اولیه ندارند. مجموعه داده ما می تواند داده های مورد نیاز را فراهم آورد.
ایگنوروسفر یک ناحیه جوی است که خیلی از اثرات در ارتباط با آب وهوای فضا در آن رخ می دهند. هنگامی که فوران ذرات آبستن خورشید به سیاره ما برخورد می کند، با گازهای بالای زمین ادغام می شود و مولکول های هوا را تحریک می کند. با رخ دادن این اتفاق، مولکول ها درخشش مسحورکننده ای را نشان می دهند که بعنوان شفق های قطبی روی زمین مشاهده می شوند، اما اثرات کمتر قابل مشاهده دیگری هم وجود دارد که آب وهوای فضا بر جو می گذارد.
ساتو اظهار داشت: ذرات پرانرژی خورشیدی می توانند شیمی ازن را تغییر دهند و آنرا مختل کنند. همچنین، ما می دانیم پدیده شفق قطبی می تواند امواج گرانشی را ایجاد نماید که سپس بسمت پایین در جو منتشر می شوند.
امواج گرانشی که نباید با امواج گرانشی ناشی از برخوردهای سیاه چاله و سایر برخوردهای چشم گیر اشتباه گرفته شوند، در سرتاسر جو رخ می دهند. آنها انرژی را به سراسر دنیا منتقل می کنند و بر الگوهای آب وهوایی تاثیر می گذارند. با این حال، مدل سازان آب وهوا تابحال نمی توانستند اثر امواج گرانشی را که در ارتفاعات بالاتر رخ می دهند، درک کنند.
ساتو اظهار داشت: مجموعه داده ما شرایط اولیه را با وضوح بسیار بالا برای مدل گردش عمومی جو فراهم می آورد. بنابراین، به ما امکان می دهد تا امواج گرانشی را در کل جو زمین -از سطح تا لبه فضا- شبیه سازی نماییم.
این داده ها به محققان کمک می کنند تا به درک چگونگی تاثیر فرآیندهای پایین تر جو بر یونوسفر در ارتفاع ۸۰ کیلومتری بپردازند که در آن ذرات گازی دائما توسط باد خورشیدی یونیزه می شوند. ساتو اظهار داشت: امواج جوی همچون امواج گرانشی و امواج جزر و مدی در مقیاس جهانی بر فرآیندی در یونوسفر تاثیر می گذارند که جریان الکتریکی را در اطراف سیاره از راه تعامل بین خطوط میدان مغناطیسی زمین و حرکات هوای یونیزه شده یونوسفر بوجود می آورد.
این پژوهش در مجله «Earth and Planetary Science» به چاپ رسید.



منبع: كمیاب آنلاین

آخرین مطالب مرتبط