42 Yıldır Güneşi, Dünyayı ve Aradaki Enerjiyi Ölçmek

kaydeden Denise Lineberry

31 Ocak 1958'de Explorer 1, Amerika Birleşik Devletleri tarafından fırlatılan ilk uydu oldu. Temel bilim aracı olan kozmik ışın detektörü, Dünya yörüngesindeki radyasyon ortamını ölçmek için tasarlandı. Son iletimi Mayıs 1958'de olmasına rağmen, Dünya etrafında 58.000'den fazla kez dönmeye devam etti. Bu döngüsel yörüngeler devam ederken NASA, Dünya sistemlerini gözlemlemek ve daha iyi anlamak için çığır açan başka araçlar geliştirmekle meşguldü.

1975'e gelindiğinde, Explorer 1'in Dünya atmosferine girerken yanmasından sadece beş yıl sonra, NASA'nın ilk Nimbus cihazı fırlatıldı ve Dünya'ya giren ve çıkan güneş radyasyonu miktarının ilk küresel, doğrudan gözlemlerini sağladı. Bu, en eski iklim modellerinin doğrulanmasına ve geliştirilmesine yardımcı oldu ve NASA'nın Dünya Radyasyon Bütçesi Deneyi'nin (ERBE) temelini attı.

1970'lere gelindiğinde ERBE ekibi Dünya Radyasyon Bütçesi ölçümlerinin bir sonraki aşamasını planlamaya başlıyordu. ERBE'den emekli deney bilimcisi Bruce Barkstrom, ilk ERBE bilim ekibi toplantısının, atmosferin tepesinin tam olarak nerede olduğunu belirlemeye yönelik tam bir gün süren girişimlerden oluştuğunu hatırladı. Uzun tartışmaların ardından, NASA'nın Hampton, Virginia'daki Langley Araştırma Merkezi'nden bir kişiyi bu sayıyı geliştirmesi için görevlendirdiler; bu sayı, Dünya'yı oluşturan kürenin yaklaşık 18 mil (30 kilometre) yukarısındaydı.

Barkstrom, "Bu, bir bilim ekibi olarak girmemiz gereken ayrıntı düzeyiydi" dedi.

Ekim 1984'te ERBE, uzay mekiği Challenger'dan (STS-41G) NASA'nın Dünya Radyasyon Bütçe Uydusu (ERBS) ile fırlatıldı.

Barkstrom, "ERBS'nin sabah 7:30'daki fırlatışını izlemek için sabah 3:30'da kalkmak zorundaydık ve o sabaha dair hatırladığım şey, bulutlu bir gökyüzünün olduğuydu. Ve mekik yandığında o kadar parlak bir egzoz vardı ki, alttan tüm gökyüzünü aydınlattı" diye anımsıyordu. "Ve sonra tabii ki mekik bulutların arasından geçti ve ışık karardı ve muhtemelen bir dakika kadar sonra güneş egzozdan yansıdığı için gökyüzü yeniden aydınlandı.

"Bunu biraz duygusallaşmadan anlatmam imkansız."

ERBE, 10 yıl boyunca Güneş, bulutlar ve Dünya arasındaki enerji etkileşimlerini inceleyen bilim adamlarına çok değerli veriler sağladı. Uydu ölçümleri, bulutların genel süreçte gelen ve giden enerji üzerindeki önemli ışınımsal etkileri de dahil olmak üzere, Dünya'nın atmosferin üstündeki radyasyonu hakkında yeni bilgiler sağladı.

1980'lerin sonlarında uydu araçları, bulutların Dünya'nın iklimini soğuttuğunu gösteren ilk doğrudan gözlemi sağladı. Eski CERES Baş Araştırmacısı Bruce Wielicki, bulut zorlamasını (ortalama bulut koşulları ve bulutsuz koşullar için radyasyon bütçesi bileşenleri arasındaki fark) ölçmeye yardımcı olmak amacıyla Nimbus ve ERBE modellerine uygulanacak bir algoritma geliştirdi.

Bulutların Dünya'nın enerji bütçesinde oynadığı önemli rol hakkında yeni bilgiler edinen bilim ekibi, daha fazla veri toplama konusunda endişeliydi. 1997 yılında, önemli ERBE ölçümlerini genişleten yeni cihaz serisinin ilki olan Bulut ve Dünyanın Işınım Enerji Sistemi (CERES) piyasaya sürüldü.

O zamandan beri, Dünya tarafından yansıtılan güneş enerjisini, gezegenin yaydığı ısıyı ve bulutların bu süreçteki rolünü ölçmek için uzayda altı CERES cihazı daha etkinleştirildi.

CERES Baş Araştırmacısı Kory Priestley, "CERES cihazı küçük, çok zarif ve muhtemelen NASA'nın uçurduğu en doğru radyometridir" dedi. "Şimdi aynı gereksinimleri karşılayacak yeni nesil enstrümanlar üretmeye çalışıyoruz."

Yedinci ve son CERES cihazı, Kasım 2017'de NOAA'nın Ortak Kutup Uydu Sistemi (JPSS)-1'de fırlatıldı. O zamandan bu yana etkinleştirildi ve ilk ışığının Ocak 2018'de alınması bekleniyor.

NASA, 42 yıldır Dünya'nın enerji bütçesini gözlemliyor. NASA Langley'in Dünya Radyasyon Bütçesi Bilim Ekibi, dünya çapında ERB verilerini üreten tek gruptur. Her ne kadar Dünya'nın enerji bütçesine ve veri toplamak için kullanılan teknolojiye ilişkin anlayışımız Explorer 1 ve Nimbus'tan bu yana büyük ilerlemeler kaydetmiş olsa da, bu anlayış sürekli olarak gelişmektedir.

Barkstrom, "Dünya gözlemleriyle anlayışınızı asla tamamlamazsınız, bu nedenle her zaman yeni şeyler keşfeden birinin insafına kalırsınız" dedi. "Gözlemsel bilimle uğraşıyorsanız, hiçbir zaman bir şeyleri değiştirmek zorunda kalmayacağınız mutlak kesinliğe doğru nihai kaçışa asla sahip olamazsınız."

Barkstrom'a göre radyasyon bütçesini anlama çabaları yaklaşık 1880'de başladı. Dünyanın enerji bütçesi, Güneş'ten gelen enerji ile uzaya geri yayılan enerji arasındaki hassas dengenin bir metaforudur. Onlarca yıllık sürekli, istikrarlı ve doğru veri kayıtları, Dünya'nın enerji dengesini anlamak açısından kritik öneme sahiptir.

Toplanan veriler, sektöre ve politika yapıcılara gelecek için daha iyi plan yapma konusunda bilgi veren, mevsimsel ve uzun vadeli tahminler sağlayan modelleri geliştiriyor.

NASA'nın Toplam ve Spektral Güneş Işınım Sensörü (TSIS)-1, Güneş'in Dünya'ya enerji girişini ölçme görevi kapsamında şu anda Uluslararası Uzay İstasyonunda bulunuyor.

Çeşitli uydular, 1978'den bu yana bu güneş enerjisi girdisinin sürekli kaydını tutuyor. TSIS-1 sensörleri önceki ölçümleri ilerleterek bilim adamlarının Güneş'in Dünya'nın ozon tabakası, atmosferik dolaşım, bulutlar ve ekosistemler üzerindeki doğal etkisini incelemesine olanak tanıyor.

Bu gözlemler, güneş değişkenliğinin Dünya sistemi üzerindeki etkilerinin bilimsel olarak anlaşılması için gereklidir.