Podczas gdy dolna część atmosfery jest bezustannie i dokładnie badana za pomocą milionów stacji meteorologicznych, balonów meteorologicznych i samolotów, mezosfera pozostaje dla ludzi tajemnicą. Położona nad stratosferą i rozciągająca się do krawędzi przestrzeni, jest dla nas wyjątkowo niedostępna. Z jednej strony znajduje się za wysoko dla balonów stratosferycznych, a z drugiej jest wciąż za nisko dla satelitów. W efekcie o tym obszarze naszej własnej atmosfery wiemy naprawdę bardzo mało, a to wpływa na naszą wiedzę o dynamice atmosfery jako całości.
Zespół naukowców z Uniwersytetu Tokijskiego zajął się tym problemem, łącząc ograniczone bezpośrednie pomiary — takie jak te z radarów, lidarów i rakiet — z wyrafinowanym systemem łączenia danych pomiarowych. W ten sposób badacze byli w stanie połączyć rozproszone, niepełne dane obserwacyjne z modelem komputerowym, który był w stanie odtworzyć zachowanie atmosfery. W ten sposób badacze wygenerowali zbiór danych obejmujący prawie dwie dekady (2004-2023) ewolucji atmosfery. Dodatkowo, do weryfikacji całego modelu wykorzystano realizowane z Ziemi pomiary radarowe wiatrów wiejących w mezosferze.
Czytaj także: Górna warstwa atmosfery najgorętsza od 20 lat. Co się dzieje?
Powyższy zestaw danych zapewnia bezprecedensowy wgląd w mezosferę i jej interakcje z resztą atmosfery i przestrzenią kosmiczną. To właśnie na tym obszarze można dokładniej przyjrzeć się zjawiskom odpowiedzialnym za powstawanie zorzy polarnej, gdy naładowane cząstki słoneczne zderzają się z gazami atmosferycznymi, powodując emisję przez nie promieniowania świetlnego.
Odtworzony w ten sposób przez naukowców zbiór danych dostarcza naukowcom wysokiej rozdzielczości dane wejściowe i warunki początkowe, które można wprowadzić do modeli cyrkulacji atmosferycznej. W ten sposób naukowcy mogą po raz pierwszy przyjrzeć się falom grawitacyjnym transportującym energię w objętości całej atmosfery, od powierzchni Ziemi aż po przestrzeń kosmiczną. W efekcie naukowcy są w stanie po raz pierwszy przyjrzeć się jonosferze, regionowi, który znajduje się ponad 80 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. To właśnie tam, tworzące rzadką już atmosferę gazy są bezustannie jonizowane przez cząstki wiatru słonecznego.
Czytaj także: Erupcja Hunga Tonga sięgnęła mezosfery? Nieprawda! Wybuch wulkanu „poczuły” maszyny w kosmosie
Inną zagadką, którą naukowcy mają nadzieję rozwiązać, jest swoiste sprzężenie dwóch półkuli Ziemi. Jak się bowiem okazuje, istnieje unikalne połączenie między mezosferą na półkuli południowej a stratosferą nad półkulą północną. Na przestrzeni ostatnich dwóch dekad naukowcy obserwowali w tych dwóch regionach regularne i jednoczesne pojawianie się i znikanie niezwykle delikatnych chmur. Bez modelu atmosfery obejmującego wszystkie jej warstwy, nie sposób wyjaśnić, dlaczego w odległych od siebie rejonach Ziemi chmury mezosferyczne pojawiają się w tym samym czasie.
Możemy być zatem pewni, że nowy model atmosfery pozwoli nam odkryć wiele zaskakujących procesów zachodzących tuż nad naszymi głowami. Wbrew bowiem oczekiwaniom, nie musimy lecieć w przestrzeń kosmiczną, aby dowiedzieć się czegoś nowego. Nasza wiedza o Ziemi i jej atmosferze wciąż jest bardzo niepełna.