|
Турбулентность на Земле и в космосе одинакова
|
|
|
|
В статье, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters, исследователи обнаружили, что турбулентность в термосфере подчиняется тем же физическим законам, что и ветер в нижних слоях атмосферы. Кроме того, ветер в термосфере преимущественно вращается в циклоническом направлении, то есть в Северном полушарии он вращается против часовой стрелки, а в Южном - по часовой стрелке. Полученные результаты раскрывают новый единый принцип для различных экологических систем Земли и потенциально могут улучшить будущие прогнозы как земной, так и космической погоды. Время от времени мы подключаемся к интернету, чтобы посмотреть последний прогноз погоды, и, хотя он дает нам хорошее представление о ежедневных атмосферных условиях, исследования, направленные на изучение того, как перемещается воздух на Земле, невероятно сложны.
|
|
|
|
"На фундаментальном уровне мы изучаем взаимодействие кинетической энергии в атмосфере различных размеров и масштабов. Эта энергия в основном поступает в виде ветра и турбулентности. На протяжении десятилетий огромное количество данных дало нам представление о том, как эта энергия течет и рассеивается, влияя на погоду в тропосфере, самом нижнем слое атмосферы", - объясняет профессор Хуэйсинь Лю с научного факультета Университета Кюсю, возглавлявший исследование. "Мои исследования сосредоточены на движениях в верхних слоях атмосферы, в частности в термосфере, где мы исследуем соответствующие законы, управляющие динамикой и потоками энергии в регионе". Термосфера - это область атмосферы, расположенная примерно на высоте 80-550 км над уровнем моря, которую часто называют воротами в космос. Это важнейший регион для космической деятельности, и именно здесь вы найдете Международную космическую станцию и большинство спутников. Именно здесь также образуются полярные сияния.
|
|
|
Лю сотрудничал с исследователем метеорологии доктором Факундо Л. Поблетом из Института физики атмосферы им. Лейбница при Университете Ростока, чья работа сосредоточена на динамике и турбулентности в нижних слоях атмосферы на высоте ниже 100 км. "Я занимаюсь космической физикой, и я хотел посмотреть, сможем ли мы применить его метеорологические методы в моей исследовательской области", - объясняет Лю. Команда проанализировала данные о термосферном ветре, полученные с двух спутников: Challenging Minisatellite Payload (CHAMP) и Gravity Field and Steady State Ocean Circulation Explorer (GOCE). На основе полученных данных команда вычислила структурную функцию ветра третьего порядка, статистическую величину, которая предоставляет информацию о лежащей в основе турбулентности. К своему удивлению, они обнаружили, что термосфера имеет такой же закон масштабирования, как и нижние слои атмосферы.
|
|
|
|
"Это означает, что и термосфера, и тропосфера, несмотря на кардинальные различия в составе атмосферы и динамике, подчиняются одним и тем же физическим законам. То, как турбулентность перемещается, формируется и рассеивается в этих двух областях, очень похоже", - продолжает Лю. Несмотря на значительные успехи в понимании термосферы, сложное взаимодействие турбулентности остается в значительной степени неуловимым, и команда рада, что их результаты проливают новый свет на этот малоизученный аспект динамики ближнего космоса. "Как и в случае с прогнозированием атмосферной погоды, понимание распределения энергии в термосфере жизненно важно для улучшения нашего понимания космической динамики", - заключает Лю. "Мы надеемся, что эти результаты могут быть использованы для улучшения прогнозирования космической погоды и обеспечения постоянной функциональности и безопасности спутниковых технологий, необходимых в повседневной жизни".
|
|
|
|
Источник
|
