Quel est ce laser vert dans le ciel ?

En se promenant sur le campus par une nuit sans nuage, les étudiants peuvent lever les yeux et voir une ligne verte brillante percer le ciel. Le «faisceau vert», comme l'appellent les habitants, est l'une des nombreuses choses qui rendent l'Utah State University unique.

Le laser est utilisé pour collecter des données sur la température, le contenu et parfois la densité de l'atmosphère en diffusant la lumière de l'azote, de l'oxygène, du méthane et d'autres éléments. Une partie de cette lumière diffusée revient et frappe un grand télescope avec plusieurs miroirs qui accumulent la lumière provenant des atomes.

Jan Sojka, chef du département de physique de l'USU, a déclaré qu'ils produisaient un profil d'altitude de la lumière réfléchie par les atomes et les molécules.

"C'est comme un système radar", a déclaré Sojka. "Le système radar envoie une impulsion d'ondes radio. Il frappe l'avion et revient, et vous mesurez le temps qu'il a fallu aux ondes radio pour aller et revenir, puis vous connaissez la distance."

Une partie importante du projet est financée par la National Science Foundation et la NASA.

"La NASA aimerait ces connaissances et la NSF aussi - cela signifie que la communauté scientifique du monde entier est intéressée", a déclaré Sojka. "Le ministère de la Défense est également toujours intéressé par ces choses."

Selon Sojka, travailler avec le laser est un bon moyen pour les étudiants d'acquérir une expérience précieuse en matière de sécurité industrielle.

"La première chose que les étudiants apprennent dans ce système laser industriel très intense est de savoir comment travailler en toute sécurité avec ces choses", a déclaré Sojka.

Sojka a déclaré que le "faisceau vert" est suffisamment puissant pour enflammer immédiatement un morceau de papier.

"Il possède quatre très grands miroirs qui collectent la lumière, ce qui en fait l'un des systèmes LiDAR les plus puissants au monde", a déclaré Sojka.

LiDAR est un type de système qui utilise la télédétection avec un laser à tir rapide. Les impulsions laser sont utilisées pour mesurer la lumière renvoyée.

Jonathan Price, un analyste d'observation et de données LiDAR, a récemment pris en charge le projet laser. Depuis la mort de Vincent Wickwar en septembre 2022, Price dirige désormais l'observatoire. Price a rejoint le groupe de recherche de Wickwar en tant que boursier postdoctoral en août 2021.

"Nous envoyons le faisceau avec ce qu'on appelle une collision élastique", a déclaré Price. "Je suppose que vous pourriez dire qu'il rebondit sur les particules et se reflète sur nous."

Price a déclaré que le laser aide à mesurer une zone de l'atmosphère sur laquelle il est généralement difficile de recueillir des données.

"Cette région que nous examinons – il n'y a pas beaucoup d'instruments qui peuvent y regarder", a déclaré Price. "Nous ne pouvons opérer que la nuit."

Le laser ne peut également fonctionner que lorsqu'il y a un minimum de nuages ​​dans le ciel.

"Pour vous donner une comparaison, 30 kilomètres - les ballons météorologiques vont généralement à cette altitude", a déclaré Price. "Donc, nous commençons là où se terminent les ballons météo. Et puis à 100 kilomètres, c'est considéré comme le bord de l'espace."

L'atmosphère est séparée en couches qui peuvent être identifiées par leurs structures de température.

"Notre science essaie de coupler ce qui se passe dans la haute atmosphère à ce qui se passe ici-bas – où nous sommes, dans la troposphère – afin que nous puissions en quelque sorte comprendre comment le soleil contrôle un peu mieux le temps", a déclaré Price.

Aggie Figueredo, étudiante de premier cycle à l'USU, aide à surveiller le laser. Spécialisé en physique et en mathématiques computationnelles, Figueredo a déclaré que la fréquence correcte doit être envoyée pour que les résultats reviennent.

"Avec les électrons, vous pouvez envoyer la bonne fréquence qui donnera à l'autre la quantité d'énergie dont il a besoin pour rebondir", a déclaré Figueredo. "Et certaines molécules - lorsqu'elles sont ensemble - indiquent le réchauffement climatique."

Figueredo a déclaré que le laser a détecté d'autres facteurs qui indiquent le réchauffement climatique.

"Au début des années 2000, ils ont commencé à voir une augmentation de la concentration d'eau et de la température", a déclaré Figueredo. "Il a commencé à devenir plus sec avec le temps. Ainsi, l'Utah a toujours été sec, mais il a commencé à perdre plus d'eau. Il y a aussi une augmentation de la température moyenne."

Bien que l'équipe ne dispose pas de suffisamment d'informations pour indiquer le changement climatique avec le laser, certains signes indiquent un réchauffement climatique dans les données.

"Nous pourrons peut-être voir des signatures dans les données faisant allusion au changement climatique", a déclaré Price. "Mais nous n'en avons tout simplement pas assez - assez d'années d'observation - pour prononcer définitivement le changement climatique."