الأرض والفضاء يشتركان في الاضطرابات الجوية نفسها

في بحث نشر في رسائل البحوث الجيوفيزيائية، اكتشف الباحثون أن الاضطراب في الغلاف الحراري يُظهر القوانين الفيزيائية نفسها مثل الرياح في الغلاف الجوي السفلي.
علاوة على ذلك، تدور الرياح في الغلاف الحراري في الغالب في اتجاه إعصاري، حيث تدور عكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وباتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي.
تكشف النتائج عن مبدأ موحد جديد للأنظمة البيئية المتنوعة للأرض ويمكن أن تحسن التنبؤ المستقبلي لكل من طقس الأرض والفضاء.
قمنا في وقت بمتابعة أحدث توقعات الطقس، وبينما تعطينا فكرة جيدة عن أحوالنا الجوية اليومية، فإن الأبحاث التي تدخل في دراسة كيفية تحرك هواء الأرض معقدة بشكل مذهل.
“على المستوى الأساسي، ندرس تفاعل الطاقة الحركية في الغلاف الجوي بأحجام ومقاييس مختلفة، وتكون هذه الطاقة في الغالب على شكل رياح واضطرابات. “على مر العقود، أعطتنا كمية هائلة من البيانات نظرة ثاقبة حول كيفية تدفق هذه الطاقة وتبددها للتأثير على الطقس في طبقة التروبوسفير، وهي الطبقة الأدنى من الغلاف الجوي”.
يشرح البروفيسور هويكسين ليو من كلية العلوم بجامعة كيوشو والذي قاد الدراسة: “يركز بحثي على الحركات في الغلاف الجوي العلوي، وتحديداً الغلاف الحراري، حيث نستكشف القوانين المقابلة التي تحكم الديناميكيات وتدفق الطاقة في المنطقة.”
الغلاف الحراري هو جزء من الغلاف الجوي يتراوح ارتفاعه بين 80 و550 كيلومتراً تقريباً فوق مستوى سطح البحر، وغالباً ما يشار إليه باسم بوابة الفضاء. إنها منطقة مهمة للعمليات الفضائية، حيث ستجد محطة الفضاء الدولية بالإضافة إلى معظم الأقمار الصناعية، وفيه أيضاً يتشكل الشفق القطبي.
وتعاون ليو مع باحث الأرصاد الجوية الدكتور فاكوندو إل. بوبليت من معهد لايبنيز لفيزياء الغلاف الجوي بجامعة روستوك، والذي يركز عمله على الديناميكيات والاضطرابات في الغلاف الجوي السفلي تحت ارتفاع 100 كيلومتر.
يشرح ليو قائلاً: “إن بحثي يدور حول فيزياء الفضاء، وأردت أن أرى ما إذا كان بإمكاننا تطبيق أساليبه في الأرصاد الجوية في مجال بحثي”.
قام الفريق بتحليل بيانات رياح الغلاف الحراري من قمرين صناعيين، حمولة الأقمار الصناعية الصغيرة الصعبة (CHAMP) ومستكشف مجال الجاذبية والحالة الثابتة لتدوير المحيطات (GOCE). وباستخدام البيانات، قام الفريق بحساب وظيفة البنية من الدرجة الثالثة للرياح، وهي كمية إحصائية توفر معلومات عن الاضطراب الأساسي. ولدهشتهم، اكتشفوا أن الغلاف الحراري يُظهر قانوناً مماثلاً لقانون الغلاف الجوي السفلي.
“وهذا يعني أن كلا من الغلاف الجوي والتروبوسفير، على الرغم من وجود اختلاف جذري في تركيبات وديناميكيات الغلاف الجوي، يتبعان نفس القوانين الفيزيائية. يتابع ليو: “إن كيفية تحرك الاضطراب وتشكله وتبدده في هاتين المنطقتين متشابهة جداً”.
على الرغم من الخطوات الملحوظة في فهم الغلاف الحراري، إلا أن التفاعل المعقد للاضطراب ظل بعيد المنال إلى حد كبير، ويشعر الفريق بالسعادة لأن النتائج التي توصلوا إليها ألقت ضوءاً جديداً على هذا الجانب غير المستكشف من ديناميكيات الفضاء القريب.
ويخلص ليو إلى أنه “على غرار التنبؤ بالطقس الجوي، فإن فهم توزيعات الطاقة في الغلاف الحراري أمر حيوي لتعزيز فهمنا لديناميكيات الفضاء”. “نأمل أن يتم استخدام هذه النتائج لتحسين التنبؤ بالطقس الفضائي وضمان استمرار وظائف وسلامة التقنيات المعتمدة على الأقمار الصناعية الضرورية للحياة اليومية.”

سيرياهوم نيوز 2_الثورة