Telescopul NASA de pe un avion – SOFIA – oferă o nouă modalitate de a studia atmosfera pământului

Nori noctilucenți sau noctilucenți se formează în mezosferă așa cum s-a văzut de la Stația Spațială Internațională pe 29 mai 2016. Acești nori se formează între 76 și 85 de kilometri deasupra suprafeței Pământului, lângă granița dintre mezosferă și termosferă, o regiune cunoscută sub numele de mezopauză. SOFIA ia măsurători directe ale oxigenului atomic în această regiune și solidifică unele dintre științele de bază despre modul în care energia solară este schimbată între suprafață și spațiu. Credit foto: ESA / NASA / Tim Peake

Observatorul stratosferic pentru astronomie în infraroșu, un proiect comun al NASA iar Centrul German Aerospațial, DLR, a fost utilizat pe scară largă pentru a studia multe obiecte din univers, de la găuri negre la galaxii și până la lună.

În urmă cu un deceniu, cercetătorul german Heinz Hübers a condus o echipă pentru a găsi una dintre ele SOFIAInstrumentele cu infraroșu – receptorul german pentru astronomie la frecvențe terahertz sau MARE – cu o nouă tehnologie laser. Și-a dat seama că actualizarea nu numai că va ajuta la studierea cosmosului îndepărtat, dar ar putea fi folosită și mult mai aproape de casă.

„SOFIA privește direct prin atmosfera superioară în timp ce observă universul din spatele ei și m-am gândit că ar fi fascinant să colectăm într-o zi date cu instrumentul MARE care ar putea fi folosit pentru a ne studia propria atmosferă”, a spus Hübers, directorul DLR Institutul pentru tehnologia senzorilor optici și profesor la Universitatea Humboldt din Berlin. „Cu siguranță nu pentru asta folosiți instrumentele SOFIA, dar am respins ideea până când am avut ocazia să o încerc.”

SOFIA 747 al NASA

O vânătoare Armstrong F / A-18 de securitate a zborului și fotografiere pentru SOFIA 747 de la NASA. Credit foto: NASA / Jim Ross

Acum Hübers a dovedit că se poate face. Recent a publicat o lucrare cu date MARE, măsurând direct oxigenul pentru prima dată într-una dintre cele mai puțin înțelese regiuni ale atmosferei superioare a Pământului, mezosfera și termosfera inferioară.

Rezultatele SOFIA confirmă mai pe deplin ce teorie, măsurători directe și indirecte au prezis despre concentrația de oxigen din această regiune atmosferică. Acest lucru solidifică o parte din știința de bază a modului în care energia solară este schimbată între suprafață și spațiu. Rezultatele au fost publicate în Comunicarea naturii pământ și mediu.

SOFIA a observat o formă specială de oxigen nelegat, cunoscut sub numele de oxigen atomic, care diferă de O. care dă viață. diferă2 găsit pe suprafața pământului. Oxigenul atomic joacă un rol important în răcirea atmosferei superioare și, prin urmare, este utilizat pentru a estima temperaturile din această regiune. Modelele climatice prezic că creșterea gazelor cu efect de seră va crește temperaturile în atmosfera inferioară și temperaturile mai scăzute în mezosferă. Monitorizarea mai atentă a temperaturii mezosferei îi poate ajuta pe cercetători să înțeleagă mai bine relația dintre atmosferele inferioară și superioară. Măsurătorile directe ale SOFIA îmbunătățesc aceste estimări ale temperaturii.

Noua Zeelandă Aurora Glow Green SOFIA

Fotografie făcută prin fereastra SOFIA în timpul unui zbor de observare din Noua Zeelandă. Aurora strălucește verde în atmosfera terestră într-o regiune numită termosferă. Deasupra ei, Calea Lactee (stânga) și Marte (dreapta) strălucesc puternic.Credit foto: Ian Griffin

Mesosfera și termosfera sunt dificil de studiat de la o altitudine de aproximativ 50 de kilometri. Telescoapele de la sol sunt împiedicate de distorsiunea vaporilor de apă din atmosfera inferioară. Sateliții în creștere se bazează pe alte substanțe pentru a deduce nivelurile de oxigen, dar nu au fost capabili să facă măsurători directe. Instrumentele care au zburat cu rachete și chiar naveta spațială în anii 1990 au oferit un scurt instantaneu al acestor regiuni.

SOFIA, folosind un Boeing 747SP, zboară cu aproximativ 40.000 de picioare (sau 11 mile) peste 99,9% din vaporii de apă din atmosferă și este suficient de mare pentru a transporta instrumentele cu infraroșu necesare pentru măsurarea directă a oxigenului.

Mai mult decât „zgomot”

Arhiva de date brute SOFIA conține deja un fond de date atmosferice din multe anotimpuri și locații diferite. Cu toate acestea, astronomii interesați de stele au tratat întotdeauna datele atmosferice ca pe un „zgomot” de fond și le-au filtrat din datele cerești pe care le căutau. În timp ce Hübers a realizat că datele atmosferice în sine ar putea fi valoroase, a fost nevoie de câțiva ani pentru a dezvolta instrumentele și procesele potrivite pentru a le calibra și analiza.

„Având în vedere succesele noastre anterioare și semnalul puternic de pe Pământ, a avut sens să dezvoltăm instrumentele necesare pentru a analiza oxigenul atomic din atmosfera Pământului”, a spus Hübers. “Deși datele atmosferice sunt de fapt un produs secundar al observațiilor noastre astronomice, suntem foarte încântați că SOFIA ne poate ajuta să înțelegem mai bine planeta noastră natală.”

Munca se poate dovedi valoroasă. Această constatare specială provine din datele colectate în cursul unui zbor de cercetare SOFIA din 2015 din Palmdale, California. În timp ce avionul a zburat pe coastă spre Canada, a îndreptat telescopul spre nebuloasa sferică a meduzelor la 5.000 de ani lumină distanță, colectând datele atmosferice ale Pământului în acest proces.

Urmează alte perspective asupra atmosferei terestre. Măsurătorile luate în timpul observațiilor SOFIA din Noua Zeelandă, în lunile de iarnă ale emisferei sudice și în timpul zborurilor recente din Köln, Germania, vor oferi informații cu privire la modul în care această regiune a atmosferei se schimbă de-a lungul anotimpurilor și locațiilor.

Referință: „Măsurători directe ale oxigenului atomic în mezosferă și termosferă inferioară cu spectroscopie terahertz-heterodină” de Heiko Richter, Christof Buchbender, Rolf Güsten, Ronan Higgins, Bernd Klein, Jürgen Stutzki, Helmut Wiesemeyer și Heinz-Wilhelm Hübers, 26 ianuarie 2021, Comunicarea naturii pământ și mediu.
DOI: 10.1038 / s43247-020-00084-5

SOFIA este un proiect comun între NASA și Centrul Aerospatial German. Centrul de cercetare Ames al NASA din Silicon Valley din California administrează programul SOFIA, operațiunile științifice și de misiune în colaborare cu Asociația de cercetări spațiale a universităților din Columbia, Maryland și Institutul german SOFIA de la Universitatea din Stuttgart. Aeronava este deservită și operată de Armstrong NASA Research Center Building 703 din Palmdale, California.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.