Bei einer langjährigen Ballonmission der NASA wurden blau leuchtende Wolken beobachtet, die sich am Rand der Erdatmosphäre kräuseln. Die Mission soll Forschern helfen, herauszufinden, wie Energie durch die Schichten der Atmosphäre übertragen wird.
Das Phänomen, das als nachtleuchtende Wolken oder polare mesosphärische Wolken (PMCs) bezeichnet wird, tritt im Sommer kurz nach Sonnenuntergang 80 Kilometer über den Erdpolen auf. Die Wolken bilden sich, wenn Eiskristalle auf winzigen Meteoritenfragmenten in der als Mesosphäre bezeichneten Region der Erdatmosphäre wachsen. Die PMC Turbo-Mission der NASA sandte im Juli 2018 einen riesigen Ballon aus, um das Phänomen aus nächster Nähe zu untersuchen und Informationen über Bewegungen in der Erdatmosphäre zu sammeln. Laut einer Aussage der NASA hat der Ballon 6 Millionen hochauflösende Fotos aufgenommen, als er fünf Tage lang über die Arktis schwebte. Der Ballon reiste von Schweden nach Kanada.
"Nach dem, was wir bisher gesehen haben, erwarten wir einen wirklich spektakulären Datensatz aus dieser Mission", sagte Dave Fritts, Hauptforscher der PMC Turbo-Mission bei Global Atmospheric Technologies and Sciences in Boulder, Colorado, in der Erklärung. "Unsere Kameras konnten wahrscheinlich einige wirklich interessante Ereignisse erfassen, und wir hoffen, dass [die Fotos] neue Einblicke in diese komplexe Dynamik liefern." [Seltsame Wolken am Rande des Weltraums entdeckt]
Die Wellen und Strömungen der Wolken spiegeln die Bewegung der Luft in der oberen Atmosphäre wider, die aus einem Phänomen resultiert, das als atmosphärische Gravitationswellen bezeichnet wird - nicht zu verwechseln mit den Gravitationswellen, die von massiven Objekten erzeugt werden, die im Weltraum kollidieren.
Gravitationswellen sind Schwingungen in der Atmosphäre, die sich bilden, wenn Luft steigt oder fällt und auf Hindernisse trifft. Dies kann beispielsweise passieren, wenn atmosphärische Schichten gegeneinander stoßen oder der Luftstrom in Gebirgszüge fließt. Atmosphärische Gravitationswellen sind normalerweise unsichtbar, können aber gesehen werden, wenn sie durch nachtleuchtende Wolken fließen.
"Dies ist das erste Mal, dass wir den Energiefluss von größeren Gravitationswellen zu kleineren Strömungsinstabilitäten und Turbulenzen in der oberen Atmosphäre visualisieren konnten", sagte Fritts. "In diesen Höhen kann man buchstäblich sehen, wie die Gravitationswellen brechen - wie Meereswellen am Strand - und zu Turbulenzen kaskadieren."
Die Forscher verwendeten auch ein Lidar-System, um zum ersten Mal die genauen Höhen der Wolken und Temperaturschwankungen über und unter den Wolken zu messen. Indem Wissenschaftler beobachten, wie Gravitationswellen durch diese lebhaften Wolken fließen, können sie mehr darüber erfahren, wie Turbulenzen in der oberen Atmosphäre sowie in anderen Flüssigkeitssystemen wie Ozeanen, Seen und Atmosphären auf anderen Planeten funktionieren.
