Araştırmacılar Dünya ve uzayın aynı türbülansı paylaştığını keşfetti

Bir kağıtta yayınlanan içinde Jeofizik Araştırma MektuplarıAraştırmacılar, termosferdeki türbülansın alt atmosferdeki rüzgarla aynı fiziksel yasaları sergilediğini keşfettiler. Ayrıca, termosferdeki rüzgar ağırlıklı olarak siklonik bir yönde döner; yani Kuzey Yarımküre’de saat yönünün tersine ve Güney Yarımküre’de saat yönünde döner.

Bulgular, Dünya’nın çeşitli çevresel sistemleri için yeni bir birleşik prensibi ortaya koyuyor ve potansiyel olarak hem dünya hem de uzay havasının gelecekteki tahminlerini geliştirebilir.

Bazen en son hava durumu tahminlerini izliyoruz ve bunlar bize günlük atmosferik koşullarımız hakkında iyi bir fikir veriyor olsa da, Dünya’daki havanın nasıl hareket ettiğini inceleyen araştırmalar baş döndürücü derecede karmaşık.

“Temel düzeyde, atmosferdeki kinetik enerjinin farklı boyut ve ölçeklerdeki etkileşimini inceliyoruz. Bu enerji çoğunlukla rüzgar ve türbülans biçimindedir. On yıllar boyunca, devasa miktarda veri bize bunun nasıl gerçekleştiğine dair fikir verdi.” Enerji akışı ve atmosferin en alt katmanı olan troposferdeki hava durumunu etkilemek için dağılıyor” diye açıklıyor çalışmayı yöneten Kyushu Üniversitesi Fen Fakültesi’nden Profesör Huixin Liu.

“Araştırmam, bölgedeki dinamikleri ve enerji akışını yöneten ilgili yasaları araştırdığımız üst atmosferdeki, özellikle de termosferdeki hareketlere odaklanıyor.”

Termosfer, atmosferin deniz seviyesinden kabaca 80-550 km yükseklikte bir bölümüdür ve genellikle uzaya açılan kapı olarak anılır. Uzay operasyonları için kritik bir bölgedir ve Uluslararası Uzay İstasyonunun yanı sıra çoğu uyduyu da burada bulacaksınız. Aynı zamanda auroraların oluştuğu yerdir.

Liu, Rostock Üniversitesi Leibniz Atmosfer Fiziği Enstitüsü’nden meteoroloji araştırmacısı Dr. Facundo L. Poblet ile işbirliği yaptı ve çalışmaları 100 km yüksekliğin altındaki alt atmosferdeki dinamikler ve türbülans üzerine odaklandı.

Liu, “Araştırmam uzay fiziği üzerine ve onun meteorolojik yöntemlerini araştırma alanıma uygulayıp uygulayamayacağımızı görmek istedim” diye açıklıyor.

Ekip, Zorlu Mini Uydu Yükü (CHAMP) ve Yerçekimi Alanı ve Sabit Durum Okyanus Sirkülasyonu Gezgini (GOCE) olmak üzere iki uydudan termosfer rüzgar verilerini analiz etti. Ekip, verilerle rüzgarın üçüncü dereceden yapı fonksiyonunu hesapladı; bu, altta yatan türbülans hakkında bilgi sağlayan istatistiksel bir miktardır. Şaşırtıcı bir şekilde, termosferin alt atmosferinkine benzer bir ölçeklendirme yasası sergilediğini keşfettiler.

Liu şöyle devam ediyor: “Bu, hem termosferin hem de troposferin – büyük ölçüde farklı atmosferik bileşimlere ve dinamiklere sahip olmasına rağmen – aynı fiziksel yasaları takip ettiği anlamına gelir. Türbülansın bu iki bölgede hareket etmesi, oluşması ve dağılması çok benzerdir” diye devam ediyor Liu.

Termosferin anlaşılmasında kaydedilen kayda değer ilerlemelere rağmen, türbülansın karmaşık etkileşimi büyük ölçüde anlaşılması zor olarak kaldı ve ekip, bulgularının yakın uzay dinamiklerinin bu az keşfedilmiş yönüne yeni bir ışık tutmasından mutlu.

Liu, “Atmosferik hava tahminlerine benzer şekilde, termosferdeki enerji dağılımlarını kavramak, uzay dinamiklerini anlamamızı ilerletmek için hayati önem taşıyor” diye bitiriyor. “Bu bulguların uzay hava durumu tahminlerini iyileştirmek ve günlük yaşam için gerekli olan uydu tabanlı teknolojilerin sürekli işlevselliğini ve güvenliğini sağlamak için kullanılabileceğini umuyoruz.”