Климат: проседание верхних слоев атмосферы нарушает траекторию космического мусора

Впервые группа исследователей продемонстрировала наличие повсеместного охлаждения и сжатия очень высоких слоев атмосферы — развитие событий, которое ожидалось климатологами еще в 1980-х годах в ответ на увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере. Результаты были недавно опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres.

Одна из причин, по которой мы знаем, что текущее изменение климата является результатом усиления парникового эффекта, возможно, связанного с выбросами углекислого газа (CO2) в результате деятельности человека, заключается в том, что верхние слои атмосферы охлаждаются. Данная область простирается примерно от 50 км до 100 км, т.е. от верхней стратосферы через мезосферу до нижней термосферы.

Широкомасштабное охлаждение и сжатие верхних слоев атмосферы

В новом исследовании ученые впервые продемонстрировали существование этого явления в глобальном масштабе и уточнили его масштабы. Для этого они использовали последние спутниковые данные для обновления баз данных по температуре верхней атмосферы. Результаты показывают, что в период с 2002 по 2019 год верхние слои атмосферы сократились на 1,3 километра в ответ на похолодание от 2 °C до 19 °C в зависимости от высоты над уровнем моря.

Однако только часть этого сокращения объясняется увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере. По оценкам исследователей, этот вклад составляет 340 метров. Оставшаяся часть является результатом снижения солнечной активности за исследуемый период, что является источником охлаждения и, следовательно, дополнительного сжатия на высотах выше шестидесяти километров (холодный воздух более плотный). Однако следует отметить, что в отличие от парниковых газов, которые вызывают долгосрочные накопительные изменения, влияние солнца обратимо, поскольку оно циклично.

Помимо того, что такое охлаждение является характерным признаком усиления парникового эффекта, оно имеет вполне конкретные последствия. Как мы видели, это приводит к опусканию верхних слоев атмосферы. Для десятков тысяч фрагментов космического мусора, вращающихся вокруг Земли, это означает снижение сопротивления и увеличение срока службы. По мере уменьшения плотности на данном уровне высоты ослабевает трение от молекул воздуха, что влияет на траекторию движения любого объекта на низкой околоземной орбите.

«Одним из последствий этого является то, что спутники будут дольше оставаться на орбите, что замечательно, потому что люди хотят, чтобы их спутники оставались наверху. Но и обломки тоже, что, вероятно, увеличит риск того, что спутникам и другим ценным космическим объектам придется корректировать свою траекторию, чтобы избежать столкновений«, — говорит Мартин Млынчак, ведущий автор исследования. «Это может привести к увеличению расходов на космическое финансирование и стать важным фактором при принятии будущих решений в области космического законодательства и политики».

Это первое исследование, демонстрирующее наличие повсеместного охлаждения и сжатия верхней атмосферы. «Был большой интерес к тому, сможем ли мы наблюдать это охлаждение и сжатие атмосферы«, — отмечает исследователь. «В итоге мы представили эти наблюдения в нашей статье. Мы первыми показали сокращение атмосферы таким образом в глобальном масштабе«.