אווירונומיה[1] (באנגלית: Aeronomy; בלועזית: אֵרוֹנוֹמְיָה) הוא תחום המחקר המדעי של האטמוספירה העליונה (אנ') של כדור הארץ ואזורים תואמים באטמוספירות של כוכבי לכת אחרים. ענף זה עוסק בכימיה האטמוספירית (אנ') והפיזיקה האטמוספירית (אנ') כאחד. המדענים המתמחים באווירונומיה, מכונים אווירונומים, הם חוקרים את התנועות ואת ההרכב הכימי ואת המאפיינים של האטמוספירה העליונה של כדור הארץ ואזורי האטמוספירה של כוכבי לכת אחרים התואמים לה, כמו גם את האינטראקציה בין האטמוספירות העליונות לסביבת החלל. [2] באזורים אטמוספיריים האווירונומים חוקרים, את תופעות הדיסוציאציה והיינון.
בשנת 1946, המתמטיקאי סידני צ'פמן (אנ') הציג את המונח אווירונומיה כדי לתאר את חקר האטמוספירה העליונה של כדור הארץ, [3] במכתב למערכת של כתב העת המדעי Nature שכותרתו "כמה מחשבות על המינוח אווירונומיה". [4] המונח אווירונומיה הפך לרשמי בשנת 1954 כאשר האיגוד הבינלאומי לגיאודזיה וגיאופיזיקה אימץ אותו. [5] "אווירונומיה" החלה מאוחר יותר לעסוק גם בחקר האזורים המקבילים באטמוספירות של כוכבי הלכת.
ניתן לחלק את האווירונומיה לשלושה ענפים עיקריים: אווירונומיה יבשתית, אווירונומיה פלנטרית ואווירונומיה השוואתית.[6]
האווירונומיה היבשתית מתמקדת, בחקר האטמוספירה העליונה של כדור הארץ, המשתרעת מהסטרטופאוזה עד לגבול האטמוספירה עם החלל החיצון ומוגדרת כמורכבת מהמזוספרה, התרמוספירה והאקסוספירה ומהמרכיב המיינן שלהן, היונוספירה.[6] האווירונומיה היבשתית מנוגדת למטאורולוגיה, המטאורולוגיה עוסקת במחקר המדעי של האטמוספירה התחתונה של כדור הארץ, המוגדרת כטרופוספירה וסטרטוספירה.[7][6] [א] אווירונומים יבשתיים משתמשים בטלסקופים קרקעיים, בלונים, לוויינים ורקטות מחקר (אנ') כדי לאסוף נתונים מהאטמוספירה העליונה.
גאות ושפל אטמוספיריים הם תנודות מחזוריות בקנה מידה עולמי של האטמוספירה של כדור הארץ. גאות ושפל באוקיינוסים היא תופעה שבמובנים רבים מקבילה לגאות והשפל האטמוספיריים. גאות ושפל אטמוספיריים שולטים בדינמיקה של המזוספרה והתרמוספירה התחתונה ומשמשים כמנגנון חשוב להעברת אנרגיה מהאטמוספירה העליונה לאטמוספירה התחתונה. אווירונומים יבשתיים חוקרים את הגאות והשפל האטמוספיריים מכיוון שלהבנתם מחקר זה חיוני להבנת האטמוספירה בכללותה ולתועלת בשיפור ההבנה של המטאורולוגיה. מודלים שונים ותצפיות של גאות ושפל באטמוספירה מאפשרים לחוקרים לנטר ולחזות שינויים באטמוספירה של כדור הארץ.[8]
"ברקים באטמוספירה העליונה" או "פריקת מטענים חשמליים באטמוספירה העליונה" הם מונחים שאווירונומים משתמשים בהם לפעמים כדי להתייחס למשפחת התופעות, של פריקת מטענים חשמליים באטמוספירה העליונה של כדור הארץ, המתרחשות הרבה מעל לגבהים של הברקים בטרופוספרה הנצפה באטמוספירה התחתונה. המונח המועדף לתופעת הפריקה החשמלית הנגרמת באטמוספירה העליונה על ידי ברקים הוא " אירוע הזוהר החולף " (TLE). ישנם סוגים שונים של ברקים באטמוספירה העליונה כולל ספרייטים אדומים, הילות ספרייט, סילונים כחולים ו-ELVES (ראשי תיבות של " פליטת אור והפרעות בתדר נמוך מאוד (אנ') עקב פעימות אלקטרומגנטיים "). [9]
אווירונומיה פלנטרית חוקרת את אזורי האטמוספירה של כוכבי לכת אחרים[10] התואמים את המזוספרה, התרמוספירה, האקסוספירה והיונוספירה של כדור הארץ.[7] אף על פי שהאווירונומיה היבשתית ומטאורולוגיה היו פעם תחומים נפרדים לחלוטין של המחקר המדעי, שיתוף הפעולה בין אווירונומים יבשתיים ומטאורולוגים גדל ככל שתגליות שהתגלו מאז תחילת שנות ה-90 הוכיחו כי לאטמוספירה העליונה והתחתונה יש השפעה זו על זו בתחומי הפיזיקה, הכימיה והביולוגיה של כל אחת מהן.
אווירונומים יבשתיים חוקרים גאות ושפל באטמוספירה (אנ') ופריקות חשמל בצורת ברקים באטמוספירה העליונה (אנ') כגון שדוני ברקים אדומים, הילות ספרייט, סילונים כחולים ו-ELVES. הם חוקרים גם את הסיבות לתהליכי דיסוציאציה ויינון באטמוספירה העליונה של כדור הארץ. במקרים מסוימים, כל האטמוספירה של כוכב לכת עשויה להיות מורכבת רק ממה שעל פני כדור הארץ מהווה את האטמוספירה העליונה, או רק מחלק ממנה. אווירונומים פלנטריים משתמשים בטלסקופי חלל וחלליות לא מאוישות, שמקיפים או נוחתים על כוכבי לכת אחרים כדי לאסוף מידע על האטמוספירות של אותם כוכבי לכת. נעשה שימוש גם במכשירים כגון אינטרפרומטרים, ספקטרומטרים אופטיים (אנ'), מגנומטרים, גלאי פלזמה, וטכניקות אחרות. [11] אף על פי שהאווירונומיה הפלנטרית במקור הייתה מוגבלת לחקר האטמוספירות של כוכבי הלכת במערכת השמש, הגילוי מאז 1995 של כוכבי לכת שמחוץ למערכת השמש איפשר לאווירונומים פלנטריים להרחיב את תחום האווירונומיה כך שיכלול גם את האטמוספירות של כוכבי הלכת האלה. [12]
אווירונומיה השוואתית משתמשת בתוצאות המחקרים של האווירונומיה היבשתית והפלנטרית, שהם תחומים מדעיים נפרדים באופן מסורתי[13]. זאת כדי להשוות את המאפיינים והתנהגויות של האטמוספירות של כוכבי לכת אחרים ביניהם ובין האטמוספירה העליונה של כדור הארץ.[13] אווירונומיה השוואתית מבקשת לזהות ולתאר את המרכיבים השונים, שבהן כימיה, שדות מגנטיים ותרמודינמיקה, שעל כוכבי לכת שונים משפיעים על היווצרות, האבולוציה, הגיוון וההיעלמות של האטמוספירות.[13]
The Royal Belgian Institute for Space Aeronomy (BIRA-IASB) - SCIENCE BETWEEN HEAVEN AND EARTH, סרטון בערוץ "BIRA_IASB Aeronomy", באתר יוטיוב (אורך: 06:45)