Проблемы в верхах: Уплотнение

Внешние слои земной атмосферы, там, где летают спутники и уже, фактически, начинается космос, переживают нечто из ряда вон выходящее. То они сжимались и уплотнялись, а то вдруг неизвестно почему начали снова расширяться.

По новым данным, внешние слои нашей атмосферы теряют в плотности от года к году, и этот процесс продолжится в ближайшие десятилетия, изменяя условия работы орбитальных аппаратов. Возможно, это явление – следствие накопления парниковых газов Слои земной атмосферы. Относительные размеры не соблюдены – к примеру, тропосфера заканчивается на высоте около 20 км, а термосфера поднимается от 80 до 800 км Колоссальный выброс на Солнце, снятый зондом SOHO в марте 2004 г. «Солнечная погода» имеет сильнейшее влияние на нашу планету и ее атмосферу

Занимающийся исследованиями верхних слоев атмосферы Джон Эммерт (John Emmert) замечает: «Мы наблюдали самое сильное сжатие термосферы за последние, по меньше мере, 43 года – это рекорд космической эры». Коллапс происходил в период аномально глубокого минимума солнечной активности, который зафиксирован в 2008-2009 гг. (мы писали о нем в заметке «На дне»). Их связь несомненна: при низкой активности Солнца атмосфера получает меньше энергии, остывает и сжимается. Однако сжатие в этот раз оказалось вдвое-втрое сильнее, чем все, что можно было бы объяснить одним лишь влиянием Солнца. «Происходит нечто, чего мы пока что не понимаем», - констатирует Эммерт.

Термосфера – внешний слой атмосферы нашей планеты, который начинается, по разным оценкам, примерно от 80-90 км высоты и продолжается вплоть до 600-800 км. Это – царство метеоритов и полярных сияний, и спутников, и первой встречи солнечного излучения с нашей планетой. Именно термосфера «обезвреживает» высокоэнергетические ультрафиолетовые фотоны, опасные для жизни, до того, как те доберутся к поверхности Земли. Когда Солнце достаточно активно, эти фотоны, рассеиваясь в этих областях, разогревают их – тогда температура здесь может повышаться вплоть до 1400 К (почему эти области и получили имя «термосферы»). Когда активность Солнца низка, происходит обратное.

В последние годы работал именно последний вариант. В 2008 и 2009 гг. Солнце демонстрировало минимальную за последние лет 100 активность. Пятна были большой редкостью, вспышек почти не наблюдалось, ультрафиолетовое излучение ослабло. Неудивительно, что ученые тут же заинтересовались тем, как будет реагировать на все это термосфера.

Как они это делают? Довольно остроумным образом. Дело в том, что работающие на орбите (как раз в области термосферы) спутники, несмотря на разреженность среды, все-таки испытывают в полете ее противодействие. Понемногу, но трение о частицы замедляет их и заставляет снижаться – а контролирующим их специалистам приходится включать двигатели для коррекции орбиты. Чем плотнее термосфера, тем, соответственно, чаще это происходит.

Эммерт и его команда проанализировали скорость замедления примерно 5 тыс. космических аппаратов, работавших и работающих на высоте от 200 до 600 км в период с 1967 по 2010 гг. Это позволило им рассчитать график изменения плотности тропосферы за практически всю космическую эру человечества. И сжатие ее в 2008-2009 гг. действительно оказалось очень неожиданным. Теория, исходящая лишь из влияния Солнца, подобного предсказать не в силах. Кто же еще виноват и нужно ли с этим что-нибудь делать?

Возможно, еще один фактор – углекислый газ. По мере того, как выбросы его растут, увеличивается и его содержание в атмосфере, в том числе – и в тропосфере. Здесь он выступает в качестве «хладагента», рассеивая тепло и усиливая остывание тропосферы, приводя к ее дополнительному сжатию и уплотнению.

«Впрочем, и в этом случае цифры не до конца сходятся, - говорит Джон Эммерт, - Даже если учесть влияние Солнца и углекислого газа, полностью коллапс термосферы объяснить невозможно». По его мнению, слабое УФ-излучение Солнца ответственно за примерно 30% этого сжатия, возросшее содержание углекислого газа – за 10%. Большая часть – 60% – не имеет объяснения. Остается лишь, как говорят телеведущие, «следить за развитием событий».

По сообщению NASA