นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นได้สร้างชุดข้อมูลระยะยาวชุดแรกเกี่ยวกับชั้นบรรยากาศทั้งหมดของโลก ซึ่งแผ่ขยายไปจนถึงอวกาศ
พวกเขาหวังว่าโครงการนี้จะช่วยให้กระจ่างเกี่ยวกับกระบวนการที่ได้รับการสำรวจเล็กๆ น้อยๆ ที่เกิดขึ้นภายในชั้นก๊าซบนโลกของเรา รวมถึงกระบวนการอันงดงาม-
บางส่วนของได้รับการศึกษาอย่างต่อเนื่องในรายละเอียดอันน่าทึ่ง ตัวอย่างเช่น สถานีตรวจอากาศหลายล้านแห่งทั่วโลก บอลลูนอุตุนิยมวิทยาหลายร้อยลูก และเครื่องบินจำนวนนับไม่ถ้วนทำหน้าที่ตรวจวัดชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ทั้งหมด ซึ่งเป็นบริเวณต่ำสุดของชั้นบรรยากาศในแต่ละวัน ลูกโป่งยังไปถึงส่วนล่างของสตราโตสเฟียร์ซึ่งเป็นชั้นเหนือโทรโพสเฟียร์ด้วย ปริมาณข้อมูลที่สร้างโดยการวัดเหล่านี้สูงมากจนทำให้แบบจำลองสภาพอากาศทางคอมพิวเตอร์สมัยใหม่แทบจะไม่มีข้อผิดพลาดเลย
มองให้สูงขึ้นอีกหน่อย แต่เรื่องราวก็แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง มีโซสเฟียร์ซึ่งเป็นชั้นของอากาศเบาบางเหนือสตราโตสเฟียร์ที่ยาวจนเกือบถึงขอบอวกาศ ยังเป็นสิ่งที่ไม่มีใครทราบแน่ชัด ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับกระบวนการในชั้นมีโซสเฟียร์จนบางครั้งบริเวณนี้เรียกว่า "อิกโนสเฟียร์" ความรู้ที่เป็นโมฆะนี้เป็นผลมาจากความไม่สามารถเข้าถึงได้ของชั้นนอกโลก ซึ่งสูงเกินไปสำหรับบอลลูนสตราโตสเฟียร์ และโดยทั่วไปต่ำเกินไปสำหรับเครื่องมือบนดาวเทียมในวงโคจรโลกต่ำที่จะสำรวจ
ที่เกี่ยวข้อง:
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวพยายามแก้ไขปัญหาโดยใช้การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ พวกเขาทำการตรวจวัดค่าพารามิเตอร์อุตุนิยมวิทยาที่หาได้ยากในชั้นนอกโลก ซึ่งได้มาจากจรวดส่งเสียง เรดาร์และเครื่องมือลิดาร์บนพื้นโลก และป้อนพวกมันเข้าสู่ระบบการดูดซึมข้อมูลใหม่ที่พวกเขาพัฒนาไว้ก่อนหน้านี้ การดูดซึมข้อมูลเป็นเทคนิคที่ผสมผสานการสร้างแบบจำลองกับการสังเกตโดยตรงเพื่อทำนายวิวัฒนาการของระบบ จากนั้นระบบได้รับคำสั่งให้สร้างสิ่งที่อาจเกิดขึ้นภายในชั้นมีโซสเฟียร์ขึ้นใหม่เพื่อเติมลงในช่องว่าง
นักวิจัยชาวญี่ปุ่นใช้แบบจำลองนี้เพื่อสร้างข้อมูลย้อนหลัง 19 ปี ซึ่งครอบคลุมวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศทั้งหมดจนถึงระดับความสูง 110 กิโลเมตร (68.4 ไมล์) จากนั้นพวกเขาใช้การวัดลมมีโซสเฟียร์เพิ่มเติมที่ได้รับจากเรดาร์ภาคพื้นดินเพื่อตรวจสอบพารามิเตอร์บางอย่างในแบบจำลองเพื่อให้มั่นใจในผลลัพธ์
ชุดข้อมูลครอบคลุมช่วงระหว่างเดือนกันยายน พ.ศ. 2547 ถึงธันวาคม พ.ศ. 2566 และจะช่วยให้นักวิจัยสามารถสำรวจและสร้างแบบจำลองปรากฏการณ์ลึกลับบางอย่างที่เกิดขึ้นที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น รวมถึงแสงออโรร่าบอเรลิสที่น่าหลงใหลและออโรร่าออสเตรลิสที่ตรงกันข้ามกับแสงออโรร่า
“สำหรับชั้นโทรโพสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์ เรามีข้อมูลจำนวนมาก และการสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขสำหรับภูมิภาคนี้เกือบจะสมบูรณ์แบบ” คาโอรุ ซาโตะ ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์บรรยากาศแห่งมหาวิทยาลัยโตเกียวและหัวหน้านักวิจัยเบื้องหลังโครงการนี้ กล่าวกับ Space.com "ในภูมิภาคข้างต้น แบบจำลองทำงานได้ไม่ดีนักเนื่องจากไม่มีข้อมูลเงื่อนไขเริ่มต้นที่แม่นยำ ชุดข้อมูลของเราสามารถให้ข้อมูลดังกล่าวได้"
ชั้นนอกโลกเป็นบริเวณชั้นบรรยากาศที่มีผลกระทบหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศในอวกาศ เมื่ออนุภาคที่มีประจุระเบิดออกมาพุ่งชนโลกของเรา พวกมันผสมกับก๊าซบางๆ ที่อยู่สูงเหนือโลก ทำให้เกิดความตื่นเต้นกับโมเลกุลของอากาศ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น โมเลกุลจะเปล่งแสงอันน่าหลงใหลที่เราสังเกตเห็นได้บนโลกในรูปของแสงออโรร่า แต่ยังมีผลกระทบอื่น ๆ ที่มองเห็นได้น้อยกว่าที่สภาพอากาศในอวกาศมีต่อชั้นบรรยากาศ
“อนุภาคพลังงานแสงอาทิตย์พลังงานสูงสามารถเปลี่ยนเคมีของโอโซนและทำลายชั้นโอโซนได้” ซาโตกล่าว “เรายังรู้ด้วยว่าปรากฏการณ์ออโรราสามารถสร้างสิ่งที่เราเรียกว่าคลื่นแรงโน้มถ่วง ซึ่งจะแพร่กระจายลงสู่ชั้นบรรยากาศ”
คลื่นแรงโน้มถ่วง (เพื่อไม่ให้เข้าใจผิดว่าเป็นคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการชนของหลุมดำ และการเผชิญหน้าอันน่าทึ่งอื่นๆ) คือกระแสน้ำวนที่เกิดขึ้นทั่วชั้นบรรยากาศ พวกมันขนส่งพลังงานไปทั่วโลก ซึ่งส่งผลต่อรูปแบบสภาพภูมิอากาศ อย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้ ผู้สร้างแบบจำลองสภาพภูมิอากาศยังไม่สามารถเข้าใจผลกระทบของคลื่นแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นที่ระดับความสูงที่สูงกว่าได้
“ชุดข้อมูลของเราให้เงื่อนไขเริ่มต้นที่มีความละเอียดสูงมากสำหรับแบบจำลองการไหลเวียนทั่วไปของชั้นบรรยากาศ” ซาโตกล่าว “มันช่วยให้เราจำลองคลื่นแรงโน้มถ่วงในชั้นบรรยากาศทั้งหมด ตั้งแต่พื้นผิวไปจนถึงขอบอวกาศ”
ข้อมูลนี้ยังช่วยให้นักวิจัยจำลองแบบจำลองได้ดีขึ้นว่ากระบวนการในชั้นบรรยากาศชั้นล่างส่งผลต่อไอโอโนสเฟียร์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของบรรยากาศเหนือระดับความสูง 80 กม. ซึ่งอนุภาคก๊าซจะถูกไอออนไนซ์อย่างต่อเนื่องโดยลมสุริยะ ซาโตกล่าวว่าคลื่นบรรยากาศ รวมถึงคลื่นแรงโน้มถ่วงและคลื่นยักษ์ทั่วโลก ส่งผลกระทบต่อไดนาโมไอโอโนสเฟียร์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างกระแสไฟฟ้ารอบโลกผ่านอันตรกิริยาระหว่างเส้นสนามแม่เหล็กของโลกกับการเคลื่อนที่ของอากาศที่แตกตัวเป็นไอออนในไอโอโนสเฟียร์
ยังมีความลึกลับอื่นๆ ที่นักวิจัยหวังว่าชุดข้อมูลของพวกเขาจะช่วยถอดรหัสได้ ตัวอย่างเช่น ปรากฏการณ์แปลกที่เรียกว่าการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างซีกโลก ซึ่งพบครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 2000 การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างซีกโลกนี้สันนิษฐานว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างชั้นมีโซสเฟียร์แอนตาร์กติกกับชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์อาร์กติก ซึ่งมีเมฆในระดับสูงที่หายากมักปรากฏและหายไปในเวลาเดียวกัน โดยปกติจะเป็นเดือนมกราคม ซาโตกล่าว
"ถ้าเราต้องการที่จะเข้าใจกลไกที่อยู่เบื้องหลังการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างซีกโลกนี้ เราจำเป็นต้องมีข้อมูล" ซาโตกล่าว "ชุดข้อมูลของเราสามารถให้ข้อมูลที่มีค่ามากเพื่อจัดการกับการเชื่อมต่อนี้"
กระดาษอธิบายผลงานของทีมชาวญี่ปุ่นซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Progress in Earth and Planetary Science เมื่อวันที่ 10 มกราคม
โพสต์ครั้งแรกเมื่อสเปซดอทคอม-
