Что это за зеленый лазер в небе?

Прогуливаясь по кампусу безоблачной ночью, студенты могут посмотреть вверх и увидеть яркую зеленую линию, пронзающую небо. «Зеленый луч», как его называют местные жители, — одна из многих вещей, которые делают Университет штата Юта уникальным.

Лазер используется для сбора данных о температуре, составе и иногда плотности атмосферы путем рассеяния света азота, кислорода, метана и других элементов. Часть этого рассеянного света возвращается и попадает в большой телескоп с множеством зеркал, которые аккумулируют свет, возвращающийся от атомов.

Ян Сойка, заведующий кафедрой физики УрГУ, рассказал, что они создают высотный профиль отраженного света от атомов и молекул.

«Это похоже на радиолокационную систему», — сказал Сойка. «Радарная система посылает импульс радиоволн. Он попадает в самолет и возвращается обратно, и вы измеряете время, которое потребовалось радиоволнам, чтобы уйти и вернуться, и тогда вы узнаете расстояние».

Значительная часть проекта финансируется Национальным научным фондом и НАСА.

«НАСА хотело бы получить эти знания, и ННФ тоже — это означает, что научное сообщество во всем мире заинтересовано», — сказал Сойка. «Министерство обороны также всегда интересуется этими вещами».

По словам Сойки, работа с лазером — хороший способ для студентов получить ценный опыт в области промышленной безопасности.

«Первое, чему студенты учатся в этой промышленной, очень мощной лазерной системе, — это тому, как безопасно с ними работать», — сказал Сойка.

Сойка сказал, что «зеленый луч» достаточно мощный, чтобы мгновенно поджечь лист бумаги.

«У него четыре очень больших зеркала, которые собирают свет, и это делает его одной из самых мощных систем LiDAR в мире», — сказал Сойка.

LiDAR — это тип системы, которая использует дистанционное зондирование с помощью быстродействующего лазера. Лазерные импульсы используются для измерения отраженного света.

Джонатан Прайс, специалист по наблюдениям и данным LiDAR, недавно возглавил лазерный проект. После смерти Винсента Виквара в сентябре 2022 года Прайс возглавляет обсерваторию. Прайс присоединился к исследовательской группе Wickwar в качестве постдокторанта в августе 2021 года.

«Мы посылаем луч вверх с помощью так называемого упругого столкновения», — сказал Прайс. «Думаю, можно сказать, что он как бы отскакивает от частиц и отражается к нам».

Прайс сказал, что лазер помогает измерить область в атмосфере, данные о которой обычно трудно собрать.

«В этом регионе, который мы рассматриваем, не так уж много инструментов, которые могут туда заглянуть», — сказал Прайс. «Мы можем работать только ночью».

Лазер также может работать только при минимальной облачности на небе.

«Для сравнения: 30 километров — метеозонды обычно поднимаются на такую ​​высоту», — сказал Прайс. «Итак, мы начинаем там, где заканчиваются метеозонды. А затем на высоте 100 километров считается край космоса».

Атмосфера разделена на слои, которые можно идентифицировать по их температурной структуре.

«Наша наука пытается связать то, что происходит в верхних слоях атмосферы, с тем, что происходит здесь, внизу — там, где мы находимся, в тропосфере — чтобы мы могли немного лучше понять, как солнце контролирует погоду», — сказал Прайс. .

Эгги Фигередо, студентка УрГУ, помогает следить за лазером. Фигуредо, специализирующийся в области физики и вычислительной математики, сказал, что для получения результатов необходимо подать правильную частоту.

«С помощью электронов вы можете посылать нужную частоту, которая даст другому количество энергии, необходимое для отражения взад и вперед», — сказал Фигередо. «И определенные молекулы — когда они вместе — указывают на глобальное потепление».

Фигередо сказал, что лазер уловил и другие факторы, указывающие на глобальное потепление.

«В начале 2000-х годов началось увеличение концентрации воды и температуры», — сказал Фигередо. «Со временем он стал более сухим. Итак, в Юте всегда было сухо, но она начала терять больше воды. Также наблюдается повышение средней температуры».