Выбросы углекислого газа заставляют спутники двигаться быстрее

Выбросы CO₂ в результате использования ископаемых видов топлива приводят к изменению климата. В каком смысле? Температура, правильно. Атмосферные осадки, верно. Бури. Это всем известно. А как вам такое следствие: спутники начинают вести себя по-другому?

Мы, люди, редко видим дальше своего носа. Вот и в данном случае нас интересует лишь нижняя атмосфера, то есть тропосфера и стратосфера — километров пятьдесят от поверхности. Что ж, это имеет смысл, ведь именно здесь находится почти весь газ и формируется погода. Даже сорвиголова Феликс Баумгартнер смог прыгнуть «всего лишь» из стратосферы. Но атмосфера на этом не кончается: до межпланетья ещё сотни километров. Многие спутники и Международная космическая станция в действительности находятся в пределах атмосферы — термосферы.

Международная космическая станция (концепт-арт 1996 года).

Внизу, в тропосфере, СО₂ — важный парниковый газ. Чем его больше, тем больше исходящего тепла попадает в химическую ловушку, нагревая нижние слои атмосферы. Но в термосфере дела обстоят иным образом. Чем дальше от поверхности Земли, тем реже встречаются молекулы газа. Здесь CO₂ — важнейшая охлаждающая жидкость, ибо он поглощает энергию от столкновений с молекулами кислорода и отдаёт её в виде инфракрасного излучения, основная часть которого уходит в космос.

Остывая, термосфера сжимается. Орбитальные аппараты встречают на своём пути меньше молекул. В 2010 году объём термосферы достиг 40-летнего минимума. Это было вызвано в основном низкой солнечной активностью, но не только ею.

Один из исследователей, заподозривших тогда, что определённую роль сыграл и рост концентрации CO₂, вместе с несколькими коллегами опубликовал на днях результаты анализа CO₂ в термосфере. Проводить подобные измерения трудно. Учёные воспользовались данными канадского спутника SCISAT-1, который с 2004 по 2012 год смотрел сквозь термосферу на заходящее за горизонт Солнце. Дабы выявить эффект солнечной активности, специалисты привлекли также измерения окиси углерода. Ультрафиолетовое излучение разбивает некоторую часть CO₂ на CO, которая может окислиться и снова превратиться в CO₂.

Выяснилось, что концентрация CO₂ в термосфере растёт на 23,5 ± 6,3 части на миллион за десятилетие. Это гораздо больше, чем предполагалось, и этого достаточно, чтобы привести к сокращению термосферы. По-видимому, происходит более активное смешивание термосферы с нижней атмосферой, где накапливается антропогенный углекислый газ. Когда в климатической модели учли именно такой уровень вертикального перемешивания, результаты совпали с данными наблюдений.

Эта история хорошо иллюстрирует сложность парникового эффекта. Пока политики продолжают сомневаться в реальности изменения климата, операторы спутников уже имеют дело с этой реальностью. Необходимо учитывать мелкомасштабные изменения в движении спутников и космического мусора. Требуется постоянный мониторинг термосферного CO₂, ведь тенденция плавного роста может сохраниться, а может резко измениться из-за каких-то нюансов вертикального перемешивания.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Подготовлено по материалам Ars Technica.