Větrné proudy na okraji vesmíru se překvapivě podobají větrům na povrchu Země

Zemská atmosféra se zmítá v šíleném proudění, které se ztrácí v prázdnotě vesmíru, ale nová studie odhalila proudy uprostřed turbulencí, které děsivě odrážejí větry vířící blíže k povrchu a naznačují skryté síly, které je spojují.

Podle týmu vědců z univerzity v německém Rostocku a japonské univerzity Kjúšú by tyto nové poznatky mohly umožnit lepší pochopení environmentálních systémů, které obíhají kolem zeměkoule, a zlepšit předpovědi počasí ve vesmíru a na Zemi.

Když se řekne vesmír, mluvíme o termosféře ve výšce asi 80-550 kilometrů nad mořem. Nejedná se o kosmický prostor, ale obíhá zde Mezinárodní vesmírná stanice a většina družic a tvoří se zde polární záře. Vrstva rozptýlených plynů se nachází na vrcholu spodní části zemské atmosféry, která se skládá z troposféry (od povrchu do výšky asi 12 kilometrů nebo 7,5 míle) a stratosféry (což je vrstva mezi troposférou a termosférou.

Uprostřed sekání a víření větrů v jednotlivých vrstvách existují větší statistické zákonitosti, které lze využít k identifikaci hlubších mechanik meteorologie. Struktura termosféry byla dosud z velké části neprozkoumaná. Nová zjištění identifikují vzorce, které odrážejí podobné struktury, jež byly naměřeny daleko níže.

„To znamená, že jak termosféra, tak troposféra – přestože mají drasticky odlišné složení a dynamiku atmosféry – se řídí stejnými fyzikálními zákony,“ říká kosmický vědec Huixin Liu z univerzity v Kjúšú. „To, jak energie proudí a rozptyluje se v těchto dvou oblastech, je velmi podobné.“

Aby tým dospěl k těmto závěrům, analyzoval příčné větry v termosféře s využitím družicových dat z družic Challenging Minisatellite Payload a Gravity Field and Steady State Ocean Circulation Explorer. Výzkumníci při své analýze použili tzv. strukturní funkce třetího řádu – statistické nástroje, které mohou pomoci odhalit zákonitosti ve větrech a turbulencích – a zjistili, že navzdory rozdílným podmínkám v jednotlivých vrstvách atmosféry zůstala řada „pravidel“ stejná.

A co víc, tendence větrů kroužit jedním směrem (cyklonální pohyb) byla stejná v termosféře i v nižších vrstvách atmosféry: proti směru hodinových ručiček na severní polokouli a po směru hodinových ručiček na jižní polokouli. „To naznačuje, že ve hře mohou být podobné základní mechanismy velkorozměrových turbulencí,“ píší vědci ve svém publikovaném článku.

O dynamice atmosféry v blízkém vesmíru toho stále ještě mnoho nevíme a je důležité tyto mezery v našich znalostech zaplnit: Části atmosféry blíže k vesmíru jsou náchylnější k jevům, jako jsou sluneční bouře, a my potřebujeme vědět o všech potenciálních nebezpečích s předstihem.

Tyto poznatky jsou také podkladem pro modely klimatických změn, na jejichž základě můžeme předpovídat, jak se budou v příštích desetiletích vyvíjet meteorologické systémy. Nyní víme, že přinejmenším pokud jde o turbulence, posuny v zemské atmosféře by mohly úzce souviset s posuny dále do vesmíru.

„Podobně jako v případě předpovědi atmosférického počasí je pochopení rozložení energie v termosféře zásadní pro lepší pochopení dynamiky vesmíru,“ říká Liu. „Doufáme, že tyto poznatky budou moci být využity ke zlepšení předpovědi kosmického počasí a k zajištění trvalé funkčnosti a bezpečnosti družicových technologií nezbytných pro každodenní život.“

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: kyushu-u.ac.jp, agupubs.onlinelibrary.wiley.com