Δευτέρα, 16 Απριλίου 2018

Αρχίζει η μελέτη των «εξωτικών» κεραυνών από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Once Upon a Time in a Thunderstorm

Thunderstorm seen from the space station. Credits: DTU Space, ESA, NASA

Ένα νέο επιστημονικό παρατηρητήριο μεταφέρθηκε και μόλις τοποθετήθηκε στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), έξω από το διαστημικό εργαστήριο «Κολόμβος» του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA). Πρόκειται για το Παρατηρητήριο των Αλληλεπιδράσεων Ατμόσφαιρας-Διαστήματος (Atmosphere-Space Interactions Monitor-ASIM), γνωστό και ως «Διαστημικός Κυνηγός Καταιγίδων».

Το βάρους 314 κιλών, παρατηρητήριο μεταφέρθηκε στον ISS με την τελευταία πτήση του αμερικανικού μεταγωγικού σκάφους Dragon της Space X και η τοποθέτησή του στην κατάλληλη θέση έξω από τον ISS έγινε με τη βοήθεια ενός ρομποτικού βραχίονα μήκους 16 μέτρων.

Το ASIM θα στοχεύει συνεχώς στη Γη και θα παρατηρεί τους κεραυνούς και τις άλλες ισχυρές ηλεκτρικές εκκενώσεις στην ατμόσφαιρα, οι οποίες συμβαίνουν πάνω από τις καταιγίδες, φαινόμενα που δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς μέχρι σήμερα.

Ο ISS αποτελεί το ιδανικό «μπαλκόνι» για να συλλέξει κανείς πληροφορίες για αυτά τα φαινόμενα, καθώς κινείται περίπου 400 χιλιόμετρα πάνω από τον πλανήτη μας και μπορεί να δει από ψηλά τις καταιγίδες. Τα στοιχεία του ASIM θα μεταδίδονται στη Γη μέσω τηλεπικοινωνιακών δορυφόρων.

Το ASIM μπορεί με τις δύο κάμερες και τα φωτόμετρά του να τραβήξει εικόνες των καταιγίδων στο υπέρυθρο και στο υπεριώδες τμήμα του φάσματος, ενώ διαθέτει επίσης ανιχνευτές ακτίνων-Χ και ακτίνων-γ. Οι καταιγίδες είναι θεαματικά φυσικά φαινόμενα, αλλά οι άνθρωποι από την επιφάνεια της Γης μπορούν να δουν μόνο ένα μέρος του τι πράγματι συμβαίνει. Στο ανώτερο τμήμα της ατμόσφαιρας, στη μεσόσφαιρα και στη στρατόσφαιρα, λαμβάνουν χώρα περίεργα, αν όχι μυστηριώδη, πράγματα για τα οποία δεν υπάρχει μια βέβαιη επιστημονική εξήγηση.

Upper atmospheric phenomena powered by thunderstorms, including terrestrial Gamma Ray Flashes and Transient Luminous Emissions (TLEs), electrical discharges that include blue glimpses at the top of thunderstorms, blue jet, gigantic jet, red sprite, haloes, and elves. Credits: DTU Space, TGF: NASA

Αυτά τα ασυνήθιστα «παροδικά φωτεινά συμβάντα» (transient luminous events), όπως λέγονται, παρατηρήθηκαν τυχαία για πρώτη φορά το 1989, όταν ένας αμερικανός επιστήμονας που δοκίμαζε μια τηλεοπτικά κάμερα, «έπιασε» πάνω από ένα μακρινό νέφος καταιγίδας φωτεινές στήλες φωτός, οι οποίες έμοιαζαν με κεραυνούς-πυραύλους ή ανοδικούς κεραυνούς.

Η ανακάλυψη είχε τότε εκπλήξει τους επιστήμονες, όπως δήλωσε στο BBC ο επικεφαλής επιστήμων του ASIM δρ Τόρστεν Νόιμπερτ του Εθνικού Ινστιτούτου Διαστήματος του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου της Δανίας. Όπως είπε, «πραγματικά μας εξέπληξε όλους. Πώς ήταν δυνατό να υπάρχει κάτι τέτοιο και να μη το ξέρουμε; Υπήρχαν έως τότε μόνο κάποιες ανεκδοτολογικές αναφορές από πιλότους αεροπλάνων».

Oι ηλεκτρικές εκκενώσεις που δεν διαρκούν περισσότερο από μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου αλλά μπορεί να έχουν μήκος πολλών δεκάδων χιλιομέτρων, πήραν ονόματα ξωτικών όπως «sprites», «blue jets» (τα πιο μυστηριώδη) και «elves» (τα πιο συχνά και κατανοητά). Αυτά ακριβώς τα «εξωτικά» φαινόμενα θα μελετήσει το ASIM, η αποστολή του οποίου θα διαρκέσει τουλάχιστον δύο χρόνια.

A red sprite captured on camera from the Space Station on August 10 over southern Mexico. Credit: NASA

Τα «sprites», που προκαλούνται στη μεσόσφαιρα από ηλεκτρικές εκκενώσεις στη μεσόσφαιρα, σε ύψος 50 έως 100 χιλιομέτρων, μοιάζουν με κόκκινες μέδουσες που τα πλοκάμια τους απλώνονται προς τα κάτω.

Blue Jet reaching 30 km upwards into the stratosphere as seen from the space station. Credits: DTU Space, ESA, NASA

Τα «blue jets» ξεκινούν από τις κορυφές των νεφών και διαδίδονται προς τα υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας έως τη στρατόσφαιρα. Ο πρώτος που βιντεοσκόπησε ένα «blue jet», ήταν από τον ISS ο αστροναύτης Αντρέας Μόγκενσεν της ESA το 2015.

ESA astronaut Tim Peake took this image circling Earth 400 km up in the International Space Station. He commented: “Sometimes looking down on Earth at night can be kinda spooky.” The image shows lightning strikes illuminating clouds over Western Australia during a thunderstorm. The Space Station travels at 28 800 km/h so it takes only 90 minutes to complete an orbit of Earth. Astronauts often spot thunderstorms and are impressed by how much lightning they observe. Although this picture was taken in Tim’s free time, the Station is used for research into elusive phenomena in the upper atmosphere during thunderstorms – red sprites, blue jets and elves. Some of the most violent electric discharges are very difficult to capture from the ground because of the atmosphere’s blocking effect. From space, astronauts can judge for themselves where to aim the camera, where to zoom in and follow interesting regions for researchers. Credit: ESA/NASA

Πιο ψηλά από όλα, έως την ιονόσφαιρα στα σύνορα μεταξύ ατμόσφαιρας-διαστήματος, φθάνουν τα «elves», που έχουν μορφή ομόκεντρων κύκλων φωτός, συχνά ξεκινούν σαν μια αδύναμη λάμψη και εκτείνονται σε ακτίνα έως 400 χιλιομέτρων.

Επιπλέον, οι πανίσχυρες αυτές ηλεκτρικές εκκενώσεις και τα ηλεκτρικά πεδία μέσα στα νέφη επιταχύνουν τα ηλεκτρόνια σε τέτοιες ταχύτητες και σε τόσο μεγάλους αριθμούς, ώστε συχνά δημιουργούν ακτίνες Χ και γ, κάτι άλλο που επίσης θα μελετηθεί χάρη στο νέο διαστημικό παρατηρητήριο.

Transient Luminous Events (TLEs) are flashes and glows that appear above storms and are results of activity occurring in and below those storms. Researchers are working to better understand lightning and thunderstorms, how they form and develop over time, and why storms produce different TLEs in different circumstances.

Κάθε δευτερόλεπτο περίπου 45 κεραυνοί εμφανίζονται στην ατμόσφαιρα της Γης, ενώ ισχυρές χημικές αντιδράσεις μεταβάλλουν την σύσταση της ατμόσφαιρας μέσα και γύρω από τα καταιγιδοφόρα σύννεφα. Καθώς οι κεραυνοί επηρεάζουν τις συγκεντρώσεις πολλών ατμοσφαιρικών αερίων, παίζουν σημαντικό ρόλο και στη διαμόρφωση του κλίματος, κάτι που θα αποτελέσει επίσης αντικείμενο επιστημονικής μελέτης.

Τέλος, οι παρατηρήσεις του ASIM θα βελτιώσουν την κατανόηση των επιστημόνων για τις συνέπειες των αμμοθυελλών, των αστικών ρύπων, των δασικών πυρκαγιών και της ηφαιστειακής τέφρας για το σχηματισμό νεφών και την πρόκληση κεραυνών.



Ταξιδέψτε μέσα στους τρομερούς τυφώνες του Δία. See a Tour of Jupiter's North Pole Cyclones

Οι τυφώνες του Δία όπως τους κατέγραψε σε υπέρυθρες εικόνες το σκάφος JunoRaging storms on Jupiter have long captured the imagination of mankind and a study published in March revealed the depths to which these fiery events extend. This picture of Jupiter's south pole is a mosaic of images acquired by Nasa's Juno probe. It shows the heat coming out from the planet through the clouds. Thinner clouds are yellow and dark red are the thicker ones. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Ένα εκπληκτικό βίντεο 3D εικόνων από τους τρομερούς τυφώνες που μαίνονται στον Βόρειο Πόλο του Δία έδωσε στην δημοσιότητα η NASA. Το βίντεο δημιουργήθηκε από υπέρυθρες εικόνες που κατέγραψε το σκάφος Juno το οποίο εξερευνά τον γίγαντα αερίων του ηλιακού μας συστήματος. Σε αυτό ο θεατής «βουτάει» κυριολεκτικά μέσα σε εννέα τυφώνες οι οποίοι μοιάζουν περισσότερο με κρατήρες ενεργού ηφαιστείου γεμάτοι λάβα παρά με ατμοσφαιρικό φαινόμενο.

The images unveiled the shape and structure of the nine icy cyclones at Jupiter's North Pole. Dark red clouds (pictured) in the animation were measured at -188°C (181°F), while bright yellow clouds clocked in at -12°C (9°F), according to Nasa.

Κάθε τυφώνας έχει έκταση 4,3 χιλιάδων χλμ κατά μέσο όρο ενώ οι άνεμοι σε αυτούς κινούνται με ταχύτητες 350 χλμ/ώρα. Τα ερυθρής απόχρωσης νέφη των κυκλώνων είναι εξαιρετικά ψυχρά αφού οι θερμοκρασίες που έχουν είναι πέριξ των -188 βαθμών Κελσίου ενώ τα κίτρινης απόχρωσης νέφη είναι λιγότερο ψυχρά με την θερμοκρασία τους να κινείται πέριξ των -12 βαθμών Κελσίου.

Powerful winds flow in opposite directions on the surface of Jupiter, reaching speeds of more than 100 metres per second (220 mph / 360 kmh). Juno took this image of colourful, turbulent clouds in Jupiter's northern hemisphere on December 16, 2017, from 8,292 miles (13,345 km) above the tops of Jupiter's clouds.

Το σκάφος Juno (Ήρα) της NASA έφερε στο φως νέα πράγματα άγνωστα, έως τώρα για τον Δία, σχετικά με το βαρυτικό πεδίο του, την χαοτική ατμόσφαιρά του, τη σύνθεση του εσωτερικού του και τους πολικούς κυκλώνες του. Οι νέες αποκαλύψεις επιτρέπουν στους επιστήμονες να διαμορφώσουν μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα για τον μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος.

In this animation the viewer is taken low over Jupiter’s north pole to illustrate the 3-D aspects of the region’s central cyclone and the eight cyclones that encircle it. The movie utilizes imagery derived from data collected by the Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) instrument aboard NASA's Juno mission during its fourth pass over the massive planet.  Infrared cameras are used to sense the temperature of Jupiter’s atmosphere and provide insight into how the powerful cyclones at Jupiter's poles work. In the animation, the yellow areas are warmer (or deeper into Jupiter’s atmosphere) and the dark areas are colder (or higher up in Jupiter’s atmosphere).  In this picture the highest “brightness temperature” is around 260K (about -13°C) and the lowest around 190K (about -83°C). The “brightness temperature” is a measurement of the radiance, at 5 µm, traveling upward from the top of the atmosphere towards Juno, expressed in units of temperature. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

Έως σήμερα, οι αστρονόμοι δεν ήξεραν και πολλά πράγματα για το τι συμβαίνει κάτω από την εντυπωσιακή επιφάνεια του πλανήτη, παρά έκαναν κυρίως εικασίες. Όπως προκύπτει από τα νέα στοιχεία, το εσωτερικό του Δία είναι εξίσου εντυπωσιακό αλλά και ταραχώδες με το εξωτερικό του, καθώς διαθέτει μια περιστρεφόμενη «καρδιά» ρευστού υδρογόνου και ηλίου, τεράστιους αεροχείμαρρους που φθάνουν σε βάθος 3.000 χιλιομέτρων και εξωτικές ασυμμετρικές βαρυτικές ιδιότητες.