NASA otsib päikesevarjutust, et aidata mõista Maa energiasüsteemi

Eesti otsib superstaari - seitsmes finaalsaade (Juuni 2019).

Anonim

See oli poolahel, kuid 3. augustil 1998 Boulderi, Colorado piirkonnas oli see pime. Pikk pilved ilmusid õhuliini ja tumedasid maad allpool enam kui 30 minutit. Hästi kalibreeritud kiirgusmõõdikud näitasid, et madala valguse jõudmine maapinnale oli piisavalt madal, et teadlased otsustasid selle huvitava sündmuse simuleerimiseks arvuti mudelitega. Nüüd, 2017. aastal, inspireerides Boulderi sündmust, uurivad NASA teadlased kuu päikesekaugust, et rohkem teada saada Maa energiasüsteemist.

21. augustil 2017 otsivad teadlased Maailma energiatarbimise modelleerimisvõimaluste täiustamiseks selle aasta kogu päikesepaistet, mis läbib kogu Ameerika. Baltimore Morgani Riikliku Ülikoolis töötav NASA teadlane Guoyong Wen juhib meeskonda, kes kogub andmeid maa ja satelliitide kohta enne, pärast ja pärast eclipse, et nad saaksid simuleerida tänavuse eclipse kasutades täiustatud arvutimudelit, mida nimetatakse 3- D kiirgusülekande mudel. Kui see on edukas, aitab Wen ja tema meeskond töötada välja uusi arvutusi, mis parandavad meie hinnangul päikeseenergia koguse jõudmist maapinnale ja meie arusaamist Maa energeetikasüsteemi reguleerimisel, pilvedest.

Maa energiasüsteem on pidevas tantsus, et säilitada tasakaal päikeseenergia sissetuleva kiirguse ja Maalt kosmosest väljuvast kiirgusest, mida teadlased nimetavad Maa energiaeelarveks. Mõju, mis on nii paks kui ka õhuke, on nende mõju energiabilansile oluline.

Nii nagu hiiglaslik pilv, annab 2017. aasta päikeseklambris olev Kuu Ameerika Ühendriikide vaalaga suure varju. Wen ja tema meeskond teavad juba Kuu mõõdet ja valgust blokeerivaid omadusi, kuid nad kasutavad maapinnal ja kosmoseinstrumente, et teada saada, kuidas suur varju mõjutab päikesevalgust, mis ulatub Maapinnale, eriti varju servade ulatuses.

"See on esimene kord, kui me saame kasutada maapinnast ja kosmosest tehtud mõõtmisi, et simuleerida Ameerika Ühendriikides Maa pinnal oleva Kuu varju ja arvutada Maast jõudvat energiat, " ütles Wen. Teadlased on enne eclipses varem teinud ulatuslikke atmosfääri mõõtmeid, kuid see on esimene võimalus koondatud andmete kogumiseks maapinnast ja kosmosesõidukist, mis jälgib kogu päikesevalgust Maa eclipse ajal, tänu riikliku ookeani ja atmosfääri administratsiooni Deep Space Kliima Observatooriumile (DSCOVR) 2015. aasta veebruaris.

Isegi kui kuu, mis blokeerib päikest päikeseklambris ja pilved, mis blokeerib päikesevalgust Maa pinnale, on kaks erinevat nähtust, mõlemad vajavad sarnaseid matemaatilisi arvutusi, et nende mõju oleks paremini mõista. Wen eeldab, et see katse aitab parandada praeguseid mudeli arvutusi ja meie teadmisi pilvedest, täpsemalt paksematest, madala kõrgusega pilvedest, mis võivad igal ajahetkel hõlmata umbes 30 protsenti planeedist.

Selles katses simuleerib Wen ja tema meeskond 3-D kiirgusülekande mudelis päikesekaitset, mis aitab teadlastel mõista, kuidas energia Maal levib. Praegu on mudeleid iseloomulikud pilved ühes mõõtmes. Paljudel juhtudel võivad need ühe mõõtmega arvutused luua kasulikke teaduslikke mudeleid atmosfääri mõistmiseks. Kuid mõnikord on vaja täpsemate tulemuste saamiseks kolmemõõtmelist arvutust. Suur erinevus on see, et 3-D pilved peegeldavad või hajuvad päikeseenergiat paljudes suundades, nii ülalt kui ka allapoole ning ka pilvede külgedest. See 3-D käitumine põhjustab maapinnale jõudmist erinevas koguses kui ennustatav ühemõõtmeline mudel.

"Me testime võimalust teha teatavat liiki keerukaid arvutusi, testida 3-D matemaatilist tehnikat, et näha, kas see on eelmise tehnika paranemine, " ütles NASA Goddard Space Flight Center teadlane Jay Herman. Greenbelt, Maryland, ja projekti kaasautor. "Kui see on edukas, siis on meil kliimauuringute mudelite jaoks parem vahend, mida saab kasutada küsimuste ja Maa energiaeelarve ja kliima vastamiseks." Eeldusel, et Wen ja tema meeskonnaliikmed asuvad Casperis, Wyomingis ja Columbia, Missouris, et koguda teavet maa ja maaga edastatava energia hulga kohta enne ja pärast ja pärast koorumist mitme maapinnaga vahendiga.

Maapealne NASA poolt välja töötatud Pandora spektromeetri instrument annab teavet selle kohta, kui palju on mis tahes antud lainepikkusega valgust, ja püraomeeter mõõdab kogu päikeseenergiat kõigist suundadest, mis ulatuvad pinna poole. Kohe enne ja pärast eklusiat mõõdavad teadlased muud teavet, näiteks atmosfääri absorbeerivate jäljendgaaside, näiteks osooni, lämmastikdioksiidi ja väikeste aerosooliosakeste kogust, mida ka 3-D mudelil kasutada.

Vahepeal kostab NASA Maapõi polükromaatiline pildistamiskaamera või EPIC, DSCOVR-i kosmoseaparaadil asuv instrument, jälgides valgust lahkuvat Maad ja võimaldades teadlastel hinnata maapinnale ulatuva valguse hulka. Lisaks sellele pakuvad NASA kaks satelliidi vahendit MODIS satelliitidega, mis on käivitatud vastavalt 1999. ja 2002. aastal, ning esitavad vaatlusi atmosfääri- ja pinnatingimuste kohta enne ja pärast eclipse. Seejärel ühendavad teadlased maamõõtmised kosmosesõidukite poolt vaadeldud mõõtudega.

See katse täiendab NASA aastakümnete pikkust pühendumust Maa energiaeelarvele kaasaaitamise jälgimisel ja mõistmisel. Üle 30 aasta jooksul on NASA mõõdetud ja arvutanud meie atmosfääri tippu tabanud päikeseenergia koguse, päikeseenergia energiahulka, mis kajastub tagasi kosmosesse ja kui palju meie ruumala levib soojusenergia. Need mõõtmised on olnud võimalikud tänu vahenditele ja missioonidele, nagu näiteks ACRIMSAT ja SOLSTICE (käivitati 1991. aastal) ja SORCE, mis käivitati 2003. aastal, ning CERESi instrumente, mis lennatakse Terra, Aqua ja Suomi-AE-ga (käivitatud 2011. aastal).

Sellel sügisel jätkab NASA päikese-maa suhte jälgimist, käivitades päikesekiirguse üld- ja spektraalse kiirguse anduri-1 või TSIS-1 rahvusvahelise kosmosejaama ja kuuenda pilve ning maapealse kiirgusenergia süsteemi CERES instrumendi CERES FM6, et orbiidil sel aastal hiljem. Viis CERESi vahendit on praegu orbiidil kolm satelliiti.

menu
menu