研究人员发现，对流层空气湍流的原理同样适用于热层。发表在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）上的一项研究显示，热层中的湍流与低层大气中的风遵循相同的物理规律。此外，研究还发现，热层中的风主要呈周期性旋转，即在北半球逆时针旋转，在南半球顺时针旋转。
这些发现揭示了地球各种环境系统的一个新的统一原理，有可能改善未来的地球和空间天气预报。
在德国城市 Kühlungsborn 看到的夜光云。其微妙而复杂的结构和流动显示了大气重力波和湍流的存在。图片来源：Gerd Baumgarten/莱布尼兹大气物理研究所
我们或多或少都会收看最新的天气预报，虽然天气预报能让我们很好地了解每天的大气状况，但研究地球空气如何流动的工作复杂得令人眼花缭乱。
"从根本上说，我们研究的是大气中不同大小和尺度的动能相互作用，这种能量主要以风和湍流的形式存在。几十年来，大量数据让我们深入了解了这些能量如何流动和消散，从而影响对流层（大气层的最底层）的天气。研究重点是大气上层，特别是热层的运动，我们将探索支配该区域动态和能量流动的相应规律"。Huixin Liu与罗斯托克大学莱布尼兹大气物理研究所的气象研究员Facundo L. Poblet博士合作，后者的研究重点是100公里高度以下低层大气的动力学和湍流。
热层是大气层的一部分，大约在海平面以上 80-550 公里处，通常被称为通往太空的大门。它是太空运行的关键区域，也是国际空间站和大多数卫星的所在地。极光也是在这里形成的。
Liu 解释说："我的研究方向是空间物理学，我想看看我们能否将他的气象学方法应用到我的研究领域。"
研究小组分析了两颗卫星--挑战微型卫星有效载荷（CHAMP）和重力场与稳态海洋环流探测器（GOCE）--提供的热层风数据。利用这些数据，研究小组计算出了风的三阶结构函数，这是一个统计量，提供了有关潜在湍流的信息。他们惊讶地发现，热层与低层大气呈现出类似的缩放规律。
"这意味着，尽管热层和对流层的大气成分和动态截然不同，但它们遵循相同的物理定律。这两个区域的能量流动和消散方式非常相似。"
尽管在了解热层方面取得了长足进步，但不同尺度的湍流和波浪之间错综复杂的相互作用在很大程度上仍然难以捉摸，研究小组很高兴他们的发现为近空间动力学中这一尚未充分探索的方面带来了新的启示。
"与大气天气预报类似，理解热层中的能量分布对于推进我们对空间动力学的理解至关重要，"Liu 总结道。"我们希望这些发现能用于改善空间天气预报，确保日常生活中必不可少的卫星技术的持续功能和安全。"
编译自/ScitechDaily