Dalekohled NASA za letu – SOFIA – nabízí nový způsob studia zemské atmosféry

Při pohledu z Mezinárodní vesmírné stanice 29. května 2016 se v mezosféře tvoří noční zářící nebo „noční zářící“ mraky. Tyto mraky se tvoří 47 až 53 mil (76 až 85 kilometrů) nad zemským povrchem, poblíž hranice mezosféry a termosféry. , oblast známá jako mezopauza. SOFIA v této oblasti provádí přímá měření atomového kyslíku a upevňuje některé základní vědy o tom, jak se sluneční energie vyměňuje mezi povrchem a prostorem. Kredity: ESA / NASA / Tim Peake

Stratosférická observatoř pro infračervenou astronomii je projektem spolupráce. NASA a Německé středisko pro letectví a kosmonautiku DLR byly široce používány ke studiu mnoha objektů ve vesmíru, od černých děr po galaxie a dokonce i Měsíc.

Před deseti lety vedl německý výzkumník Heinz Hübers tým, aby vyvinul jednu z následujících možností. SOFIAInfračervené přístroje – německý přijímač astronomie nebo BIG na frekvenci Terahertz – s novou laserovou technologií. Uvědomil si, že upgrade by nejen pomohl studovat vzdálený vesmír, ale mohl by být použit také mnohem blíže k domovu.

„SOFIA se dívá do horní atmosféry Země, když pozorujeme vesmír za ním, a já si myslel, že by bylo fascinující sbírat data z přístroje BIG, která by jednoho dne mohla prospět studiu naší vlastní atmosféry,“ řekl Hübers, ředitel DLR Optical Institute . Profesor senzorických systémů a Humboldtova univerzita v Berlíně. „Rozhodně to není to, k čemu máte v úmyslu použít nástroje SOFIA, ale tento nápad jsem si ponechal, dokud jsem neměl příležitost to vyzkoušet.“

NASA SOFIA 747

Bezpečnost letu a sledování fotografií Armstrong F / A-18 pro NASA SOFIA 747. Kredity: NASA / Jim Ross

Nyní Hübers prokázal, že se to dá. Nedávno publikoval článek s velkými daty, který jako první přímo měří kyslík v jedné z nejméně pochopených oblastí horní atmosféry Země, mezosféry a spodní termosféry.

Výsledky SOFIA plněji potvrzují to, co předpovídala teorie, přímé a nepřímé měření, o koncentraci kyslíku v této atmosférické oblasti. To dále upevňuje některé základní vědy o tom, jak se sluneční energie vyměňuje mezi povrchem a prostorem. Výsledky zveřejněny Příroda Komunikace Země a životní prostředí.

SOFIA pozorovala zvláštní formu nevázaného kyslíku, známou jako atomový kyslík, odlišnou od životodárného O2.2. místo Nalezeno na zemském povrchu. Atomový kyslík hraje důležitou roli při chlazení horní atmosféry, a proto se používá k předpovědi teplot v této oblasti. Klimatické modely předpovídají, že zvýšené skleníkové plyny zvýší teploty v nižší atmosféře, ale sníží teploty v mezosféře. Přesnější monitorování teploty mezosféry by vědcům mohlo pomoci lépe porozumět vztahu mezi dolní a horní atmosférou. Přímá měření SOFIA tyto odhady teploty vylepšují.

Novozélandská Aurora Glow Green SOFIA

Fotografie pořízená z okna SOFIA během pozorovacího letu z Nového Zélandu. Polární záře svítí vysoko v zemské atmosféře v oblasti zvané termosféra. Jasně svítí nad Mléčnou dráhou (vlevo) a Marsem (vpravo). Uznání: Ian Griffin

Počínaje asi 30 mil nahoru bylo obtížné studovat mezosféru a termosféru. Pozemní dalekohledy jsou omezovány degradací vodní páry v nižší atmosféře. Vysoko létající satelity spoléhají na jiné látky, aby porozuměly hladinám kyslíku, ale nemohou měřit přímo. V 90. letech poskytly snímky těchto oblastí rakety a dokonce i vozidla létající na raketoplánu.

SOFIA pomocí Boeingu 747SP stoupá nad 99,9% vodní páry v atmosféře při letu přibližně 40 000 stop (7 mil) a je dostatečně velká, aby unesla infračervené nástroje potřebné k přímému měření kyslíku.

Více než „šum“

Archiv nezpracovaných dat SOFIA již obsahuje množství atmosférických dat Země z mnoha ročních období a míst. Přesto astronomové se zájmem o hvězdy vždy zacházeli s atmosférickými daty jako s „šumem“ pozadí a odfiltrovali je z vyhledávaných nebeských dat. Zatímco Hübers viděl, že samotná atmosférická data mohou být cenná, trvalo několik let, než se vyvinuly správné nástroje a procesy pro jejich kalibraci a analýzu.

„Vzhledem k našim předchozím úspěchům a silnému signálu ze Země mělo smysl vytvořit nezbytné nástroje pro analýzu atomového kyslíku v zemské atmosféře,“ řekl Hübers. „Zatímco atmosférická data jsou skutečně vedlejším produktem našich astronomických pozorování, jsme rádi, že SOFIA může přispět k lepšímu porozumění naší domovské planetě.“

Práce může být cenná. Tento konkrétní závěr vycházel z údajů shromážděných během vědeckého letu SOFIA, který vzlétl z Palmdale v Kalifornii v roce 2015. Když letadlo mířilo na pobřeží směrem do Kanady, namířilo dalekohled na sféricky tvarovanou mlhovinu Medúzy vzdálenou 5 000 světelných let a sbíralo v tomto procesu údaje o Zemi.

Následovat budou další informace o zemské atmosféře. Měření provedená během pozorování SOFIA z Nového Zélandu, během zimních měsíců na jižní polokouli a během nedávných letů z německého Kolína nad Rýnem poskytnou pohled na to, jak se tato oblast atmosféry mění s ročními obdobími a místy.

Odkaz: „Přímé měření atomového kyslíku v mezosféře a spodní termosféře pomocí terahertzové heterodynové spektroskopie“ Heiko Richter, Christof Buchbender, Rolf Güsten, Ronan Higgins, Bernd Klein, Jürgen Stutzki, Helmut Wiesemeyer a Heinz-Wilhelm, Hübers, 2021, 26. ledna Příroda Komunikace Země a životní prostředí.
DOI: 10.1038 / s43247-020-00084-5

SOFIA je společný projekt NASA a Německého leteckého střediska. Výzkumné centrum NASA Ames v kalifornském Silicon Valley řídí program SOFIA, vědecké a misijní operace ve spolupráci s Asociací vesmírného výzkumu univerzit se sídlem v Kolumbii v Marylandu a německým institutem SOFIA na univerzitě ve Stuttgartu. Letoun je udržován a provozován v budově 703 společnosti Armstrong Flight Research Center v Palmdale v Kalifornii.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.