21 августа 2017 ученые обращаются к полному солнечному затмению этого года, проходящему по всей Америке, чтобы улучшить наши возможности моделирования энергии Земли. Гуойонг Вэнь, ученый НАСА, работающий на государственный университет Моргана в Балтиморе, принуждает команду собирать данные из земли и спутников прежде, в течение и после затмения, таким образом, они могут моделировать затмение этого года, используя продвинутую компьютерную модель, названную 3D излучающей моделью передачи. Если успешный, Вэнь и его команда помогут развивать новые вычисления, которые улучшают наши оценки суммы солнечной энергии, достигающей земли и нашего понимания одного из ключевых игроков в регулировании энергетической системы Земли, облаков.
Энергетическая система земли находится в постоянном танце, чтобы сохранить равновесие между поступающей радиацией от солнца и коммуникабельной радиацией от Земли, чтобы сделать интервалы, какие ученые называют энергетический баланс Земли. Роль облаков, и толстых и тонких, важна в их эффекте на энергетический баланс.Как гигантское облако, луна во время полного солнечного затмения 2017 года бросит большую тень через ряд Соединенных Штатов. Жировик и его команда уже знают размеры и легкую слеживаемость луны, но будут использовать землю и делать интервалы между инструментами, чтобы изучить, как эта большая тень затрагивает сумму солнечного света, достигающего поверхности Земли, особенно вокруг краев тени.
«Это – первый раз, когда мы в состоянии использовать измерения от земли и от пространства, чтобы моделировать тень луны, идущую через лицо Земли в Соединенных Штатах и вычисляющую энергию, достигающую Земли», сказал Вэнь. Ученые сделали обширные атмосферные измерения во время затмений прежде, но это – первая возможность собрать скоординированные данные от земли и от космического корабля, который замечает, что вся освещенная солнцем Земля во время затмения, благодаря Обсерватории Климата Глубокого космоса Национального управления океанических и атмосферных исследований начала (DSCOVR) в феврале 2015.Даже при том, что луна, блокирующая солнце во время солнечного затмения и облаков, блокирующих солнечный свет на поверхность Земли, является двумя различными явлениями, оба требуют, чтобы подобные математические вычисления точно поняли свои эффекты.
Вэнь ожидает, что этот эксперимент поможет улучшить текущие образцовые вычисления и наше знание облаков, определенно более толстые, низкие высотные облака, которые могут покрыть приблизительно 30 процентов планеты в любой момент времени.В этом эксперименте Вэнь и его команда моделируют полное солнечное затмение в 3D излучающей модели передачи, которая помогает ученым понять, как энергия размножена на Земле. В настоящее время модели имеют тенденцию изображать облака в одном измерении.
Во многих случаях эти размерные вычисления могут создать полезные научные модели для понимания атмосферы. Иногда, хотя, трехмерное вычисление необходимо, чтобы обеспечить более точные результаты. Большая разница – то, что 3D облака отражают или рассеивают солнечную энергию во многих направлениях от вершины и основания, и также из сторон облаков.
Это 3D поведение результаты в различных суммах энергии, достигающей земли, чем одномерная модель, могло предсказать.«Мы проверяем способность сделать определенный вид сложного вычисления, тест 3D математической техники, видеть, является ли это улучшением по сравнению с предыдущей техникой», сказал Джей Херман, ученый из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, Мэриленд и co-следователе проекта. «Если это будет успешно, то мы будем иметь лучший инструмент, чтобы осуществить в моделях климата и можем использовать его, чтобы ответить на вопросы и энергетический баланс Земли и климат». Для предстоящего затмения Вэнь и его члены команды будут размещены в Каспере, Вайоминге, и Колумбии, Миссури, чтобы собрать информацию о сумме энергии, передаваемой к и от Земли прежде, во время и прямо после затмения с несколькими наземными инструментами.
Наземный, развитый НАСА Инструмент Спектрометра Бандуры предоставит информацию о том, сколько из любой данной длины волны света присутствует, и пиранометр измерит полную солнечную энергию от всех направлений, снижающихся к поверхности. Немедленно прежде и после того, как ученые затмения измерят другую информацию, такую как объем поглощения газов следа в атмосфере, таких как озон, диоксид азота и небольшие частицы аэрозоля, чтобы также использовать в 3D модели.Между тем в космосе, Земля НАСА Многоцветная Камера Отображения, или ЭПОПЕЯ, инструмент на борту космического корабля DSCOVR, будет наблюдать светлую Землю отъезда и позволять ученым оценке суммы света, достигающего поверхности земли. Кроме того, два спутниковых инструмента НАСА MODIS, на борту спутников Земли и Воды агентства, запущенных в 1999 и 2002, соответственно, будут обеспечивать наблюдения за атмосферными и поверхностными условиями время от времени прежде и после затмения.
Ученые тогда объединят наземные измерения с соблюденными космическим кораблем.Это обязательство длиной в десятилетия НАСА дополнений эксперимента наблюдать и понять вклады в энергетический баланс Земли.
Больше 30 лет НАСА измерило и вычислило сумму солнечной энергии, поражающей вершину нашей атмосферы, сумму энергии солнца, отраженной назад, чтобы сделать интервалы и между каким количеством тепловая энергия испускается нашей планетой, чтобы сделать интервалы. Эти измерения были возможны благодаря инструментам и миссиям, таким как ACRIMSAT, и СОЛНЦЕСТОЯНИЕ (начатый в 1991), и SORCE, начало в 2003, а также серия инструментов ЦЕРЕРЫ, управляемых на борту Земли, Воды и Suomi-NPP (начатый в 2011).
Этой осенью НАСА продолжит контролировать отношения земли солнца, запуская Полный и Спектральный Датчик Освещенности солнечного излучения 1, или TSIS-1, к Международной космической станции и шестым Облакам и Сияющей энергетической системе Земли инструмент ЦЕРЕРЫ, ЦЕРЕРА FM6, двигаться по кругу позже в этом году. Пять инструментов ЦЕРЕРЫ в настоящее время находятся на орбите на борту трех спутников.