Meteorologia
NASA bada tajemnicze fale grawitacyjne pojawiające się w ziemskiej atmosferze

Odkrycie tajemnicy powstawania tego zjawiska w górnych warstwach ziemskiej atmosfery pomoże nam zrozumieć procesy determinujące warunki pogodowe na całej planecie.

Naukowcy przygotowali specjalne balony, na pokładach których znalazło się 7 kamer rejestrujących obraz w wysokiej rozdzielczości, przyrządy pomiarowe, a także LIDAR i banki pamięci o pojemności 32 terabajtów. Przez 5 dni obserwowały one górne warstwy atmosfery z wysokości blisko 80 kilometrów ponad powierzchnią Ziemi, na obszarze pomiędzy Skandynawią a Kanadą.

Podczas obserwacji, specjaliści wykonali 6 milionów zdjęć i zebrali aż 120 terabajtów niezwykle cennych danych. Głównym celem obserwacji były słynne i piękne obłoki srebrzyste. Pojawiają się one w mezosferze nad obszarami polarnymi głównie w czerwcu i lipcu. Jako że występują na wysokości ok. 80 kilometrów, są świetnie widoczne również w Polsce.

Atmosferyczne fale grawitacyjne nie są widoczne dla naszych oczu, ale dzięki obłokom srebrzystym możemy obserwować ich powstawanie i rozchodzenie się w atmosferze. Do tej pory mogliśmy zobaczyć je tylko z powierzchni Ziemi lub z samolotów, czyli w ujęciu dwuwymiarowym, ale dzięki balonom i kamerom, teraz naukowcy będą mogli zobaczyć ich przekrój pionowy i przyjrzeć się im bliżej w trójwymiarze.

Atmosferyczne fale grawitacyjne przenoszą energię z niższych partii atmosfery i powodują powstanie turbulencji. Naukowcy z NASA skupili się na tych najwyżej występujących, ale światu meteorologii znane są również bardziej przyziemne.

NASA bada tajemnicze atmosferyczne fale grawitacyjne pojawiające się w ziemskiej atmosferze. Fot. NASA.

Występują one na przykład nad oceanami, gdzie nie ma zazwyczaj większych przeszkód, a atmosfera jest stabilna, prądy powietrzne układają się wówczas idealnie poziomo. Jednak, gdy trafiają nad wulkaniczne wysepki, których nad Pacyfikiem nie brakuje, zaczynają ulegać deformacjom. Dzieje się tak, gdy chmury kłębiasto-warstwowe o nazwie Stratocumulus, które są najczęstszym gatunkiem chmury na naszej planecie, docierają do wzniesień.

Taka przeszkoda powoduje powstanie tzw. atmosferycznej fali grawitacyjnej. Chmury trafiając nad górę zaczynają się po jej nawietrznej stronie unosić, a następnie ponownie opadać po stronie zawietrznej. Tworzy się fala, która jest kontynuowana nawet na dystansie kolejnych setek albo i tysięcy kilometrów, aż do momentu, gdy częstotliwość fal zmniejsza się.

Można to porównać do rzucenia kamyka do spokojnej wody w jeziorze. Pojawiają się wówczas fale, które rozchodzą się promieniście od miejsca uderzenia kamyka w powierzchnię wody. W przypadku ziemskiej atmosfery, gdzie wieją bardzo silne wiatry, atmosferyczne fale grawitacyjne rozchodzą się zwykle w jednym kierunku, formując chmury Stratocumulus w coś na kształt strzały. Nazywa się je wówczas chmurami falowymi. Mogą też one na skutek konwekcji tworzyć tzw. uliczki chmur.

Lepsze poznanie roli tych fascynujących zjawisk w kształtowaniu warunków atmosferycznych na naszej planecie, pomoże nam przygotowywać znacznie dokładniejsze prognozy pogody.

Źródło: GeekWeek.pl/Space.com / Fot. NASA/Adrien Mauduit/YouTube