Ученые обнаружили, что турбулентность на Земле и в космосе одинакова

Турбулентность в термосфере подчиняется тем же физическим законам, что и ветер в нижних слоях атмосферы, обнаружили ученые, согласно исследованию, опубликованному 3 июня в журнале Geophysical Research Letters.

Полученные результаты раскрывают новый единый принцип для различных экологических систем Земли и могут улучшить будущие прогнозы как земной, так и космической погоды.

Термосфера — это область атмосферы, расположенная примерно на высоте 80–550 км над уровнем моря, которую часто называют воротами в космос. Это важнейший регион для космической деятельности, так как именно здесь находится Международная космическая станция и большинство спутников. Также здесь образуются полярные сияния.

Ветер в термосфере преимущественно вращается в циклоническом направлении, то есть в Северном полушарии он вращается против часовой стрелки, а в Южном — по часовой стрелке.

«На фундаментальном уровне мы изучаем взаимодействие кинетической энергии в атмосфере различных размеров и масштабов. Эта энергия в основном поступает в виде ветра и турбулентности. На протяжении десятилетий огромное количество данных дало нам представление о том, как эта энергия течет и рассеивается, влияя на погоду в тропосфере, самом нижнем слое атмосферы», — сказал профессор Хуэйсинь Лю из Университета Кюсю.

Ученые проанализировали данные о термосферном ветре, полученные с двух спутников: Challenging Minisatellite Payload (CHAMP) и Gravity Field and Steady State Ocean Circulation Explorer (GOCE). На основе полученных данных они вычислили структурную функцию ветра третьего порядка, статистическую величину, которая предоставляет информацию о лежащей в основе турбулентности. К своему удивлению, они обнаружили, что термосфера имеет такой же закон масштабирования, как и нижние слои атмосферы.

«Это означает, что и термосфера, и тропосфера, несмотря на кардинальные различия в составе атмосферы и динамике, подчиняются одним и тем же физическим законам», — отметил Лю.

Несмотря на значительные успехи в понимании термосферы, сложное взаимодействие турбулентности остается в значительной степени неуловимым, и ученые были рады, что их результаты проливают новый свет на этот малоизученный аспект динамики ближнего космоса.

«Мы надеемся, что эти результаты могут быть использованы для улучшения прогнозирования космической погоды и обеспечения постоянной функциональности и безопасности спутниковых технологий, необходимых в повседневной жизни», — добавил профессор.