По мере того как уровень углекислого газа в верхних слоях атмосферы Земли продолжает расти, усиливаются опасения по поводу того, как это изменение скажется на поведении геомагнитных бурь и их влиянии на технологическую инфраструктуру Земли.
Новое исследование, проведенное учеными Национального центра атмосферных исследований Национального научного фонда США (NSF NCAR), рассматривает эти изменения в атмосферной динамике и их возможные последствия, в частности для спутников, находящихся на орбите Земли, пишет The Daily Galaxy.
По мере того как человечество все больше полагается на спутниковые технологии, понимание того, как будут меняться геомагнитные бури в условиях изменяющейся атмосферы, становится критически важным для подготовки к будущим вызовам.
Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, подчеркивает, что более разреженная и холодная верхняя атмосфера может вызывать более резкие скачки плотности во время геомагнитных бурь, что способно увеличить сопротивление движению спутников и нарушить работу жизненно важных сервисов, таких как GPS, системы связи и национальной безопасности.
Роль CO₂ в формировании верхней атмосферы
Верхняя атмосфера все чаще рассматривается как важнейшая часть общей климатической системы Земли, влияющая на всё — от передачи сигналов связи до работы спутников. В отличие от нижней атмосферы, которая нагревается из-за роста концентрации парниковых газов, таких как углекислый газ, верхняя атмосфера охлаждается. Это связано с уникальным поведением CO₂ на больших высотах. В нижних слоях атмосферы CO₂ удерживает тепло, вызывая потепление, но в верхних слоях действует иначе.
Там воздух значительно более разрежен, и CO₂ излучает поглощенное тепло обратно в космос, а не передает его соседним молекулам, что приводит к охлаждению. По мере того как концентрация CO₂ будет расти в ближайшие десятилетия, этот процесс охлаждения будет усиливаться, все сильнее меняя динамику атмосферы.
Это охлаждение ведет к снижению общей плотности верхней атмосферы — явлению, которое уже предсказывалось в ряде предыдущих исследований. Однако новое исследование пошло дальше, изучив, как эта разреженная атмосфера будет реагировать во время геомагнитных бурь — периодов, когда солнечная активность возрастает и выбросы заряженных частиц устремляются к Земле.
Эти "солнечные возмущения" взаимодействуют с верхней атмосферой, временно увеличивая её плотность. Согласно новому исследованию, несмотря на общее снижение плотности, геомагнитные бури могут по-прежнему вызывать резкие скачки плотности, пусть и от более низкого исходного уровня. Это может означать, что верхняя атмосфера во время бурь не станет настолько плотной, как сегодня, но относительное увеличение плотности окажется еще более сильным, создавая новые проблемы для спутниковых технологий.
Последствия для космических операций
Одним из наиболее значимых последствий этих изменений может стать воздействие на спутники, вращающиеся вокруг Земли. Спутники испытывают сопротивление со стороны верхней атмосферы, которое замедляет их скорость и со временем может изменять высоту орбиты. Чем плотнее атмосфера, тем сильнее сопротивление, а значит, тем короче срок службы спутника.
Современные спутники проектируются с учетом существующих условий, включая плотность и состав верхней атмосферы, основанные на наблюдениях текущего состояния. Однако по мере того как верхняя атмосфера истончается и начинает иначе реагировать на геомагнитные бури, спутники могут подвергаться большему сопротивлению именно во время этих бурь.
В исследовании отмечается, что в будущем геомагнитные бури способны вызывать увеличение плотности верхней атмосферы почти в три раза по сравнению с её исходным уровнем — это драматический скачок относительно нынешних условий.
"То, как энергия от Солнца влияет на атмосферу, изменится в будущем, потому что фоновая плотность атмосферы будет другой, и это приведет к иной реакции", — объяснил Николас Педателла, ученый из NSF NCAR и ведущий автор исследования.
Для спутниковой отрасли, по его словам, это особенно важный вопрос, так как необходимо проектировать спутники под конкретные атмосферные условия. При таких измененных условиях спутники могут чаще сталкиваться с усиленными эпизодами сопротивления во время геомагнитных бурь, что приведет к более быстрому снижению орбит, сокращению сроков службы и росту затрат на обслуживание и замену спутников.
Другие космические новости
Ранее УНИАН сообщал, что к Земле движется таинственный объект. Небесное тело, которое астрономы назвали 3I/ATLAS, может оказаться внеземным кораблём. Ученые даже назвали несколько причин, почему это действительно могут быть инопланетяне.
Кроме того, мы рассказывали, что ученые разгадали загадку исчезновения ключевого элемента жизни во Вселенной. Это касается серы и ее количества в молекулярной форме.
