Глобальное потепление угрожает падениями спутников и космического мусора

На рисунке изображен спутник ACE, проводящий наблюдение за Солнцем сквозь атмосферу Земли

(иллюстрация ACE, University of Waterloo).

Углекислый газ (CO2) является естественным компонентом всех уровней атмосферы Земли. Его накопление в самых нижних слоях приводит к удерживанию солнечного тепла у поверхности планеты, из-за чего возникает парниковый эффект. Повышение уровня CO2 в тропосфере (менее 15 километров над уровнем моря), в том числе из-за деятельности человека, приводит к глобальному потеплению.

Однако в верхних слоях атмосферы складывается прямо противоположная ситуация. Здесь тепловая энергия передаётся через столкновения CO2 с другими молекулами.

Подобные взаимодействия побуждают молекулы газа излучать тепло. Но в условиях крайней разреженности оно теряется в пространстве, что приводит к охлаждению мезосферы (около 50-90 км над уровнем моря) и термосферы (более 90 км).

В результате эти слои, и в первую очередь термосфера, уменьшаются в объёме. При этом снижается сопротивление атмосферы, которое испытывают на себе Международная космическая станция (МКС), спутники, а также космический мусор, которые движутся по своим орбитам в пограничных с космосом областях.

Любое изменение сопротивления атмосферы таит в себе серьёзную опасность, предупреждают учёные и напоминают историю первой американской космической станции Skylab. Когда неожиданно высокая солнечная активность разогрела верхние слои атмосферы и плотность их выросла, увеличилось и сопротивление атмосферы. Последнее спровоцировало отклонение станции с орбиты и дальнейшее её падение на Землю.

Учёные научно-исследовательской лаборатории ВМС США (NRL), университета Старого Доминиона (Old Dominion University) и университета Ватерлоо (University of Waterloo) решили проследить за динамикой проникновения парниковых газов в верхние слои атмосферы.

В основу нового исследования легли восьмилетние данные, собранные с помощью канадского спутника ACE, который осуществлял миссию по изучению разнообразных показателей атмосферы Земли.

Среди его задач было определение содержания CO2 и угарного газа (СО) в слоях атмосферы Земли. Осуществлялись эти измерения путём определения эффективности поглощения атмосферой нашей планеты солнечного света.

Исходя из новых данных, учёные определили, что концентрация углекислого газа на высоте около 100 км растёт со скоростью 23,5 части на миллион (ppm) за десять лет. Этот показатель оказался на 10 ppm за декаду больше, чем предсказывали математические модели для верхних слоёв атмосферы.

Текущее содержание CO2 на высоте в 100 км составляет около 225 ррm. Для сравнения: концентрация CO2 в тропосфере растёт со скоростью около 20 ppm за декаду и текущая концентрация парникового газа у поверхности Земли составляет около 390 ppm.

В качестве одной из возможных причин более интенсивного распространения углекислого газа исследователи указывают изменения процессов циркуляции и перемешивания в верхних слоях атмосферы. Однако это пока только гипотеза, и учёным ещё предстоит разобраться в этом вопросе.

А пока ведущий автор исследования Джон Эммерт (John Emmert) уверенно заявляет, что его команде удалось найти ещё одно неоспоримое подтверждение глобальным климатическим изменениям на нашей планете.

С основными выводами авторов можно подробнее ознакомиться в статье в журнале Nature Geoscience.