美国国家航空和宇宙航行局的气球任务捕捉到电蓝色的云

美国国家航空和宇宙航行局的气球任务捕捉到电蓝色的云

在我们大气层的顶端住着一群季节性的蓝色电云。这些云层在夏季形成于两极上空50英里处，被称为夜光云或极地中层云——pmmc。美国国家航空和宇宙航行局(NASA)最近的一次长时间气球飞行任务，在他们位于中间层的家中观察到这些云层，时间长达五天。由此产生的照片，科学家们刚刚开始分析，将帮助我们更好地理解大气中的湍流，以及海洋、湖泊和其他行星大气中的湍流，甚至可能改善天气预报。

2018年7月8日，美国国家航空和宇宙航行局(NASA)的PMC涡轮增压计划(PMC Turbo)发射了一个巨大的气球，用来研究在离地面50英里的高空的pmmcs。在五天的时间里，这只气球从瑞典的埃斯兰发射升空，穿越北极到达加拿大的努纳武特西部。在飞行过程中，气球上的摄像机捕捉到了600万张高分辨率的图像，这些图像占据了120兆兆字节的数据存储空间，其中大部分包括各种PMC显示器，显示了导致乱流的过程。科学家们现在开始仔细研究这些图片，第一张图片看起来很有希望。

“从我们目前看到的情况来看，我们预计这次任务将会有一个非常壮观的数据集，”戴夫·弗里茨(Dave Fritts)说，他是位于科罗拉多州博尔德的全球大气技术与科学中心PMC涡轮增压任务的首席研究员。“我们的摄像机可能能够捕捉到一些非常有趣的事件，我们希望能对这些复杂的动态提供新的见解。”

夜光云以冰晶的形式聚集在高层大气中微小的流星残骸上。结果是，在夏季的极地地区，太阳刚落下来，就可以看到明亮的蓝色涟漪云。这些云受到所谓的大气引力波的影响——这种引力波是由气团的对流和上升引起的，比如当空气被山脉推高时。波在将能量从低层大气转移到中间层的过程中起着重要作用。

弗里茨说:“这是我们第一次能够看到能量从更大的引力波流向更小的流动不稳定性和上层大气的湍流。”“在这些海拔高度，你可以看到重力波断裂——就像海滩上的海浪一样——并向湍流倾泻而下。”

PMC涡轮气球载荷装备了七个特别设计的成像系统来观察云层。每一个都包括一个高分辨率摄像机，一个计算机控制和通信系统，和32兆兆字节的数据存储。这7个成像系统被安排在一起，形成一个宽视野的马赛克，宽100英里，每个窄视野都能成像20码宽的湍流特征。激光雷达(或激光雷达)首次测量了pmc的精确高度，以及pmc上下的重力波的温度波动。

“我们从这些图像中知道了二维波的结构，但为了完整地描述这些波，我们还需要测量三维，”德国航天中心(位于德国维斯林)的研究员伯恩德·凯夫勒(Bernd Kaifler)说，他设计了气球的激光雷达实验。“从激光雷达的测量数据中，我们可以推断出波的垂直结构，从而提供了重要的数据，而这些数据仅从成像实验中是无法获得的。”

了解乱流的原因和影响将有助于科学家不仅了解高层大气的结构和变化，而且还有助于了解其他地区。湍流发生在整个宇宙的流体中，其结果将帮助科学家更好地在所有系统中建模。最终，这些结果甚至将有助于改善天气预报模型。

了解近地空间中各种各样的过程——包括它们如何与地球大气和天气相互作用——是美国宇航局太阳物理学研究的一个关键部分。美国国家航空和宇宙航行局(NASA)还利用中间层高空冰探测技术(简称AIM)研究夜光云，该航天器于2007年发射至近地轨道。AIM在全球范围内跟踪云中的大型特征，但只能解决几英里宽的特征。PMC涡轮增压有助于填补细节，解释在小尺度发生湍流时发生了什么。

PMC涡轮增压有效载荷从加拿大北极的着陆地点成功回收，回收的仪器预计将用于未来的任务，包括明年12月在南极洲上空飞行的任务。