NASA ballonmission fanger elektriske blå skyer

På kanten af ​​vores atmosfære lever en tynd gruppe af sæsonbestemte elektriske blå skyer. Danner 50 miles over polerne om sommeren, disse skyer er kendt som natteskyer eller polære mesosfæriske skyer - PMC'er. En nylig NASA langvarig ballonmission observerede disse skyer i løbet af fem dage i deres hjem i mesosfæren. De resulterende fotos, som videnskabsmænd lige er begyndt at analysere, vil hjælpe os med bedre at forstå turbulens i atmosfæren, såvel som i oceanerne, søer og andre planetariske atmosfærer, og kan endda forbedre vejrudsigten.

Den 8. juli, 2018, NASAs PMC Turbo-mission lancerede en kæmpe ballon for at studere PMC'er i en højde af 50 miles over overfladen. I fem dage, ballonen svævede gennem stratosfæren fra dens opsendelse ved Estrange, Sverige, tværs over Arktis til det vestlige Nunavut, Canada. Under sin flyvning, kameraer ombord på ballonen tog 6 millioner billeder i høj opløsning, der fyldte 120 terabyte datalagring-hvoraf de fleste omfattede en række forskellige PMC-skærme, afsløre de processer, der fører til turbulens. Forskere begynder nu at gennemgå billederne, og det første blik har været lovende.

"Ud fra det, vi har set indtil videre, vi forventer at have et virkelig spektakulært datasæt fra denne mission, " sagde Dave Fritts, hovedefterforsker af PMC Turbo-missionen ved Global Atmospheric Technologies and Sciences i Boulder, Colorado. "Vores kameraer var sandsynligvis i stand til at fange nogle virkelig interessante begivenheder, og vi håber vil give ny indsigt i denne komplekse dynamik."

Noctilucent skyer smelter sammen som iskrystaller på små meteorrester i den øvre atmosfære. Resultaterne laver strålende blå rislende skyer, der er synlige lige efter solen går ned i polarområder om sommeren. Disse skyer påvirkes af det, der er kendt som atmosfæriske tyngdekraftsbølger - forårsaget af konvektion og opløftning af luftmasser, som når luft presses op af bjergkæder. Bølgerne spiller store roller i at overføre energi fra den lavere atmosfære til mesosfæren.

"Det er første gang, vi har været i stand til at visualisere strømmen af ​​energi fra større tyngdekraftsbølger til mindre strømningsustabiliteter og turbulens i den øvre atmosfære, " sagde Fritts. "I disse højder kan du bogstaveligt talt se tyngdekraftsbølgerne bryde - som havbølger på stranden - og vælte til turbulens."

PMC Turbo ballon nyttelast var udstyret med syv specialdesignede billedsystemer til at observere skyerne. Hver inkluderet et kamera i høj opløsning, et computerstyrings- og kommunikationssystem, og 32 terabyte datalagring. De syv billedsystemer blev arrangeret til at skabe en mosaik af brede udsigter, der strækker sig hundrede miles på tværs, med hver snæver udsigt i stand til at afbilde turbulensfunktioner så små som 20 yards brede. For første gang, en lidar - eller laserradar - målte de præcise højder af PMC'erne samt temperaturudsvingene af tyngdekraftsbølgerne over og under PMC'erne.

"Vi kender 2-D-bølgestrukturen fra billederne, men for fuldt ud at beskrive bølgerne skal vi også måle den tredje dimension, sagde Bernd Kaifler, forskeren ved German Aerospace Center, i Wessling, Tyskland, der har designet ballonens lidar-eksperiment. "Fra lidarmålingerne, vi kan udlede den lodrette struktur af bølgerne, giver således vigtige data, som ikke ville have været tilgængelige fra billeddannelsesforsøget alene."

At lære om årsagerne til og virkningerne af turbulens vil hjælpe forskerne med at forstå ikke kun strukturen og variationen af ​​den øvre atmosfære, men også andre områder. Turbulens opstår i væsker på tværs af universet, og resultaterne vil hjælpe videnskabsmænd med bedre at modellere det i alle systemer. Ultimativt, resultaterne vil endda hjælpe med at forbedre vejrudsigtsmodeller.

At forstå en bred vifte af processer i det nære Jordens rum – inklusive hvordan de interagerer med Jordens atmosfære og vejr – er en vigtig del af NASAs heliofysiske forskning, som beskæftiger et komplet hold af satellitter og sub-orbitale instrumenter til at observere forskellige fænomener fra forskellige perspektiver. NASA studerer også natlysende skyer med Aeronomy of Ice in the Mesosphere, eller AIM, rumfartøj, som blev lanceret i 2007 i et lavt kredsløb om Jorden. AIM sporer funktioner i stor skala i skyerne på tværs af global skala, men kan kun løse funktioner et par miles på tværs. PMC Turbo hjælper med at udfylde detaljerne, forklare, hvad der sker i mindre skalaer, hvor der opstår turbulens.

PMC Turbo-nyttelasten blev med succes indvundet fra sin landingsplads i det canadiske arktiske område, og de genvundne instrumenter forventes at bidrage til fremtidige missioner, inklusive en, der forventes at flyve næste december over Antarktis.