Атмосферные тонкости

Истончающаяся термосфера - счастье для спутников

Двуокись углерода (углекислый газ, CO2), высвобождаемая за счет сжигания органического топлива, охлаждает верхние слои атмосферы и неизбежно приведет в будущем к глобальным изменениям климата. Однако падение высотных температур при этом снижает также и плотность этих верхних слоев атмосферы, тем самым как бы заставляя всю воздушную оболочку Земли "ужиматься", давать усадку. Ну а это хорошие новости для спутников, находящихся на низких околоземных орбитах (low-Earth-orbit - LEO), в частности, для Международной космической станции (МКС, 350 км от Земли), которая со временем благодаря уменьшению атмосферного торможения сможет более длительное время обходиться без активных коррекций своей орбиты (т.е. подъемов с помощью тех же "Прогрессов"). Спутники, соответственно, проживут дольше - меньше будут "вязнуть" в разреженном воздухе. Так по крайней мере считают специалисты по атмосферной физике, что опубликовали 24 ноября свою статью ("Global Change in the Upper Atmosphere") на страницах известного журнала Science (Vol.314. no.5803, pp.1253-1254).

Нижнюю часть атмосферы двуокись углерода только разогревает, создавая всем известный парниковый эффект. А вот в верхних слоях - в области, отстоящей от земной поверхности на 50-800 километров, - концентрация "парниковых" газов слишком мала для того, чтобы способствовать дополнительному разогреву, вместо этого газ просто принимает поступающее тепло и переизлучает большую его часть подальше от Земли, обеспечивая тем самым сугубо охлаждающий эффект - как гигантский кулер.

Собственно, физики-атмосферщики уже и раньше догадывались, что увеличение уровней двуокиси углерода в высших слоях может дополнительно стимулировать это вот самое радиационное охлаждение, обеспечивая тем самым неуклонное снижение температуры и плотности верхних атмосферных областей, однако получение исторических данных относительно глобальных температурных показателей, а также плотности и толщины атмосферы по понятным причинам казалась весьма и весьма непростой задачей.

И вот теперь Ян Лаштовичка (Jan Laštovička) из пражского Института физики атмосферы (Ústav fyziky atmosféry - UFA) Академии наук Чешской республики (Akademie věd České republiky) и его коллеги из США, Индии и Германии сумели наконец собрать достаточное количество независимых данных для того, чтобы продемонстрировать реальность картины изменений в верхней атмосфере, вызванных человеческой деятельностью.

Всесторонние исследования мезосферы - то есть части "высших сфер", расположенных на 50-90-километровой отметке - показывает, что большая часть этого региона охлаждается со скоростью порядка 3 градусов Цельсия за десятилетие. Это охлаждение находится в полном согласии с моделями, основанными на темпах прироста углекислого газа. Далее, в термосфере (90-800 км) никаких прямых систематических измерений температуры не проводилось. Однако резкий спад в "ионной температуре" - 17 градусов за десятилетие - наблюдался на высотах приблизительно 350 км. Ионная температура - это показатель теплового движения ионов, и она непосредственным образом связана с "температурой" этих слоев. Ну а указанные темпы ее снижения также совместимы с моделью повышающейся концентрации двуокиси углерода.

Тщательные измерения параметров орбит спутников в термосфере показывают, что все они уже сейчас испытывают меньшее сопротивление атмосферы, чем это было прежде. Подразумевается, что плотность этой части верхних слоев атмосферы понизилась на 2-3% за десятилетие, что также соответствует теоретическим предсказаниям, основанным на повышающихся уровнях двуокиси углерода. Лаштовичка и его коллеги подчеркивают также, что "усадка" верхних слоев атмосферы косвенным образом наблюдалось при нисходящих движениях ионизированных слоев в верхней части атмосферы - то есть в ионосфере.

Источник:

Thinning thermosphere gives satellites a boost - Physics Web

Источник:

Российско-чешский проект ЕМЕС - "Новости космонавтики"