Comment une expérience de la NASA étudiera la « lueur de l’air » pour comprendre la météo spatiale et pourquoi c’est important | Actualités expliquées

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Avec l’augmentation exponentielle des services par satellite utilisés pour la navigation et les communications, l’obtention de prévisions et de données sur l’état de la météorologie spatiale revêt une importance capitale.

Mais quels facteurs déterminent la météo spatiale ? La National Aeronautics and Space Administration (NASA) s’apprête à lancer l’expérience sur les ondes atmosphériques (AWE) pour étudier l’un des facteurs importants de la météorologie spatiale : la météo terrestre.

Tout d’abord, qu’est-ce que la météo spatiale exactement et pourquoi est-elle importante ?

Tout comme la météo sur Terre, l’environnement autour de la Terre et des autres planètes reste constamment sous l’influence du Soleil et de ses comportements – éruptions et émissions solaires, ainsi que des types de matière dominants dans l’environnement spatial.

Certains jours, lorsque les conditions météorologiques sur Terre deviennent difficiles ou extrêmes, la météorologie spatiale peut également subir des événements extrêmes. Celles-ci ont un impact direct sur les installations vitales sur Terre, comme les communications par satellite, les communications radio et les orbites ou stations des avions spatiaux – affectant le bon fonctionnement de la navigation, des systèmes de positionnement global (GPS) et des réseaux électriques.

Outre l’influence des émissions liées au Soleil, la météorologie spatiale subit également l’impact de la météo terrestre.

Qu’est-ce qu’une onde de gravité ?

La façon la plus simple d’expliquer une onde de gravité est de considérer l’exemple des ondulations formées lorsqu’un caillou est lancé dans les eaux calmes d’un étang. Près de l’endroit où le galet touche la surface de l’eau, les vagues sont concentriques et serrées alors qu’elles deviennent moins définies à distance du galet.

De même, dans l’atmosphère, il existe une grande variété d’ondes, se déplaçant à la fois horizontalement et verticalement. Les ondes de gravité atmosphériques (AWS) sont l’un de ces types d’ondes verticales. Ils sont principalement générés lors d’un événement météorologique extrême ou d’une perturbation soudaine entraînant un déplacement vertical de l’air stable.

Les phénomènes naturels comme les orages, les ouragans, les tornades, l’orographie régionale et autres peuvent potentiellement envoyer diverses ondes périodiques, y compris des AGW, dans les basses couches de l’atmosphère.

« Les données satellitaires sur ces ondes sont limitées. Mais nous avons besoin d’une meilleure compréhension du mouvement vertical des vagues, de l’altitude et des causes de leur développement – ​​qui sont tous essentiels pour mieux comprendre ces vagues et leurs impacts sur la météo globale, le climat ainsi que la météo spatiale. a déclaré Thara Prabhakaran, météorologue principal à l’Institut indien de météorologie tropicale (IITM) de Pune.

Une atmosphère stable joue un rôle important dans la génération des ondes de gravité, c’est-à-dire que lorsque l’atmosphère est stable, la différence de température entre l’air ascendant et l’atmosphère produit une force qui pousse cet air vers sa position d’origine. L’air montera et descendra continuellement, créant ainsi un motif semblable à une vague.

L’AGW est une onde qui se déplace à travers une couche stable de l’atmosphère, où, dans la région ascendante, elle est la plus favorable à la formation de motifs ou de traînées nuageuses. Les AGW continuent jusqu’à l’espace, où ils contribuent à la météo spatiale.

Modèles ou traînées de nuages.

Modèles ou traînées de nuages. (Photo via le service météorologique national des États-Unis)

En tant que météorologue, Prabhakaran a souligné la nécessité de disposer de données obtenues en profilant verticalement l’atmosphère. “Ces données peuvent être utilisées comme entrées de modèles météorologiques et ainsi contribuer à améliorer les prévisions météorologiques”, a-t-elle déclaré.

Qu’est-ce que l’expérience sur les ondes atmosphériques (AWE) ?

AWE est une tentative expérimentale unique en son genre de la NASA visant à étudier les interactions entre la météo terrestre et spatiale.

Prévue dans le cadre du programme Heliophysics Explorers de la NASA, la mission de 42 millions de dollars étudiera les liens entre l’impact des vagues dans les couches inférieures de l’atmosphère sur la haute atmosphère et, par conséquent, sur la météo spatiale.

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AWE sera lancé et monté à l’extérieur de la Station spatiale internationale (ISS) en orbite autour de la Terre. Depuis le point d’observation, il observera la Terre et enregistrera les bandes lumineuses colorées, communément appelées airglow.

Lueur aérienne.

Airglow vu dans une vidéo tournée depuis la Station spatiale internationale (ISS). (Par la NASA)

La nouvelle mission de la NASA tentera de comprendre la combinaison de forces qui déterminent la météo spatiale dans la haute atmosphère.

“AWE pourrait ouvrir une nouvelle fenêtre d’étude, dans laquelle les scientifiques tentent de comprendre si la météo spatiale est affectée par des forces terrestres et ascendantes”, a déclaré Dibyendu Nandi, physicien solaire et directeur du Centre d’excellence en sciences spatiales en Inde, IISER, Calcutta. .

AWE mesurera la lueur de l’air à la mésopause (environ 85 à 87 km au-dessus de la surface de la Terre), là où les températures atmosphériques descendent jusqu’à moins 100 degrés Celsius. À cette altitude, il est possible de capturer la faible lueur de l’air dans la bande passante infrarouge, qui semble la plus brillante, permettant une détection facile.

AWE sera capable de résoudre les ondes à des échelles horizontales plus fines que ce que les satellites peuvent habituellement voir à ces altitudes, ce qui rend la mission unique, a déclaré Ruth Lieberman, scientifique de la mission AWE, Goddard Space Flight Center à Greenbelt, dans un article de la NASA. .

La santé de l’ionosphère, dont les couches inférieures se situent à la limite de l’espace, est importante pour maintenir une communication fluide. On ne sait toujours pas vraiment si l’ionosphère est affectée par des événements transitoires ou des perturbations intenses résultant d’ouragans ou de tornades.

Depuis son lancement initialement prévu en août 2022, le nouveau lancement est prévu ce mois-ci.

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Que fera l’AWE de la NASA ?

AWE effectuera une cartographie ciblée des lueurs aériennes colorées dans l’atmosphère terrestre.

À bord de l’AWE se trouve un mappeur avancé de température mésosphérique (ATMT), un instrument qui scannera ou cartographiera la mésopause (une région située entre la mésosphère et la thermosphère). En utilisant les quatre télescopes identiques comprenant un radiomètre imageur, les scientifiques espèrent obtenir la luminosité de la lumière à des longueurs d’onde spécifiques.

Ces informations peuvent ensuite être converties en une carte de température, qui pourrait révéler le mouvement des lueurs de l’air et, à terme, donner des indices sur leur rôle dans la haute atmosphère et la météorologie spatiale.

Anjali Marar travaille au Raman Research Institute de Bangalore.

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