Вглядываясь в ночные светящиеся облака, или 10 ключевых открытий спутника AIM

Запущенный 25 апреля 2007 года, спутник Aeronomy of Ice in the Mesosphere [«Аэрономия льда в мезосфере»] обеспечил обширную основу для новой науки о динамике и составе верхних слоев атмосферы Земли. Разработанный для изучения ночных светящихся облаков, AIM снабдил учёных информацией о движении воздушных масс в верхних слоях атмосферы.

«AIM начал изучать облака, которые образуются на высоте примерно 50 километров над поверхностью Земли, чтобы понять, почему они появляются и как изменяются», — рассказывает Джим Рассел, главный исследователь миссии AIM в Университете Хэмптона. По его словам, собранные за десять лет данные существенно превысили первоначальные ожидания. «Мы достигли больших успехов в ответе на этот вопрос и узнали гораздо больше об атмосфере, чем могли себе представить во время планирования миссии».

Ночные светящиеся облака — так их называл российский астроном и доцент Московского университета Витольд Цераский — формируются в мезосфере Земли. Они состоят из ледяных кристаллов, которые отражают солнечный свет, придавая облакам синеватое свечение. Хотя перед стартом миссии учёные не обладали полным пониманием природы серебристых облаков, собранные за 10 лет данные подтвердили их предположения. Общепринятая теория заключалась в том, что лёд образуется вокруг метеорной пыли — очень маленьких наночастиц, которые представляют собой остатки сгорающих в атмосфере [Земли] метеоров. 

В ближайшие несколько лет спутник AIM вступит в новый этап аэрономии [раздел физики атмосферы, изучающий атмосферные процессы с точки зрения атомных и молекулярных взаимодействий и взаимодействия солнечного излучения с атомами и молекулами воздуха]. В настоящее время спутник находится в идеальном положении для изучения гравитационных волн, колебаний в воздухе, как правило, вызванных изменениями погоды и ветров у поверхности Земли. Новые изменения этих гравитационных волн, наряду с данными от других спутников и наземными миссиями, предоставят новый взгляд на поведение верхних слоёв атмосферы из космоса.

© NASA/Dave Hughes

По клику снимок откроется в новом окне в максимальном разрешении

10 ключевых научных открытий за 10 лет миссии AIM

1. Опровержение допущения связи Солнца с ночными светящимися облаками. Наблюдения в период с 1980-х по 1990-е годы предполагали, что появление ночных светящихся облаков связано с активностью Солнца. Но данные спутника AIM говорят об обратном: на протяжении последних 10 лет наблюдается неуклонный рост серебристых облаков, несмотря на периодические изменения солнечной активности. Точная причина до сих пор неизвестна.
2. Ночные светящиеся облака и парниковых газы. Ученые подозревают, что увеличение наблюдаемых ночных светящихся облаков может быть связано с увеличением выбросов парниковых газов. Объединение данных AIM с 36-летними результатами измерений со спутников показали корреляцию между частотой появления ночных светящихся облаков и увеличением водяных паров, углекислого газа, а также снижением температуры в верхних слоях атмосферы.
3. Метеоры помогают в формировании ночных светящихся облаков. Данные AIM подтверждают, что ледяные кристаллы образуются вокруг метеорной пыли — крошечных микрочастиц, которые появляются в результаты сгорания метеоров в атмосфере Земли.
4. По следам метеорной пыли. До старта миссии, учёные наблюдали метеорную пыль благодаря метеорологическим ракетам. Измерения спутника AIM обеспечили учёных новым инструментом для наблюдения этой метеорной пыли.
5. Понимание верхних слоёв атмосферы. Миссия AIM помогла учёным отследить, как тепло циркулирует в верхних слоях атмосферы, показывая, что нагрев в мезосфере скорее связан с циркуляцией в атмосфере, а не прямым нагревом от Солнца.
6. Изучение атмосферных волн, вызванных вращением Земли. За свою 10-летнюю миссию спутник AIM, измеряющий планетарные волны, поднял ряд вопросов о возможных изменениях в динамике атмосферы Земли.
7. Телеконнекция между полюсами. [Телеконнекция — наука об атмосфере, изучающая климатические аномалии на больших расстояниях] Данные AIM продемонстрировали, что условия в стратосфере в районе Северного полюса влияют на условия мезосферы в районе Южного полюса спустя дни или недели.
8. Как погода на Земле влияет на верхние слои атмосферы. Спутник также помог учёным отследить, как воздух в атмосфере перемещается по вертикали и между полушариями. Это позволило учёным понять, как грозы могут вызывать изменения в верхних слоях атмосферы.
9. Понимание атмосферы. Новое понимание вертикальных связей в атмосфере было объединено с первой погодной моделью, которая описывает целую атмосферу от поверхности [Земли] до мезосферы.
10. Источник радиолокационных эхо. AIM раскрыл тайну радиолокационных эхо в определенных районах атмосферы на протяжении летнего периода. Тот же слой ледяных кристаллов, который создает ночные светящиеся облака, ответственен за радиолокационные эхо, и в этом немалую роль может играть размер этих кристаллов.