Cos'è quel laser verde nel cielo?

Passeggiando per il campus in una notte senza nuvole, gli studenti possono alzare lo sguardo e vedere una linea verde brillante perforare il cielo. Il "raggio verde", come viene chiamato dalla gente del posto, è una delle tante cose che rendono unica la Utah State University.

Il laser viene utilizzato per raccogliere dati sulla temperatura, il contenuto e talvolta la densità dell'atmosfera diffondendo la luce di azoto, ossigeno, metano e altri elementi. Parte di quella luce diffusa ritorna e colpisce un grande telescopio con più specchi che accumulano la luce che ritorna dagli atomi.

Jan Sojka, capo del dipartimento di fisica dell'USU, ha detto che stanno producendo un profilo altitudinale della luce riflessa dagli atomi e dalle molecole.

"È proprio come un sistema radar", ha detto Sojka. "Il sistema radar invia un impulso di onde radio. Colpisce l'aereo e torna indietro, e misuri il tempo impiegato dalle onde radio per andare e tornare indietro, e poi conosci la distanza."

Una parte significativa del progetto è finanziata dalla National Science Foundation e dalla NASA.

"La NASA vorrebbe questa conoscenza e anche la NSF: ciò significa che la comunità scientifica mondiale è interessata", ha detto Sojka. "Anche il Dipartimento della Difesa è sempre interessato a queste cose."

Secondo Sojka, lavorare con il laser è un buon modo per gli studenti di acquisire una preziosa esperienza nel campo della sicurezza industriale.

"La prima cosa che gli studenti imparano in questo sistema laser industriale molto intenso è come lavorare in sicurezza con queste cose", ha detto Sojka.

Sojka ha detto che il "raggio verde" è abbastanza potente da accendere immediatamente un pezzo di carta.

"Ha quattro specchi molto grandi che raccolgono la luce e questo lo rende uno dei sistemi LiDAR più potenti al mondo", ha affermato Sojka.

LiDAR è un tipo di sistema che utilizza il telerilevamento con un laser a fuoco rapido. Gli impulsi laser vengono utilizzati per misurare la luce riflessa.

Jonathan Price, un osservatore LiDAR e analista di dati, ha recentemente assunto la responsabilità del progetto laser. Dalla morte di Vincent Wickwar nel settembre del 2022, Price ora guida l'osservatorio. Price si è unito al gruppo di ricerca di Wickwar come borsista post-dottorato nell'agosto del 2021.

"Inviamo il raggio con quella che viene chiamata collisione elastica", ha detto Price. "Immagino che si possa dire che in un certo senso rimbalza sulle particelle e si riflette su di noi."

Price ha affermato che il laser aiuta a misurare un’area dell’atmosfera su cui in genere è difficile raccogliere dati.

"Questa regione che stiamo esaminando non ci sono molti strumenti che possano guardare lì", ha detto Price. "Possiamo operare solo di notte."

Il laser può funzionare anche solo quando ci sono poche nuvole nel cielo.

"Per darti un paragone, 30 chilometri: i palloni meteorologici in genere vanno a quell'altitudine", ha detto Price. "Quindi iniziamo dove finiscono i palloni meteorologici. E poi a 100 chilometri è considerato il limite dello spazio."

L'atmosfera è separata in strati che possono essere identificati dalle loro strutture di temperatura.

"La nostra scienza sta cercando di accoppiare ciò che sta accadendo nell'alta atmosfera con ciò che sta accadendo qui sotto - dove siamo, nella troposfera - in modo da poter capire un po' meglio come il sole controlla il tempo", ha detto Price. .

Aggie Figueredo, studentessa universitaria dell'USU, aiuta a monitorare il laser. Laureato in fisica e matematica computazionale, Figueredo ha affermato che è necessario inviare la frequenza corretta affinché i risultati arrivino.

"Con gli elettroni, puoi inviare la giusta frequenza che darà all'altro la quantità di energia di cui ha bisogno per rimbalzare avanti e indietro", ha detto Figueredo. "E alcune molecole, quando sono insieme, indicano il riscaldamento globale."

Figueredo ha affermato che il laser ha rilevato altri fattori che indicano il riscaldamento globale.

"All'inizio degli anni 2000, hanno iniziato a vedere un aumento della concentrazione di acqua e della temperatura", ha detto Figueredo. "Col tempo ha iniziato a diventare più secco. Quindi, lo Utah è sempre stato secco, ma ha iniziato a perdere più acqua. C'è anche un aumento della temperatura media."