Термосфера Землі нещодавно досягла майже 20-річного температурного піка після того, як ввібрала в себе енергію геомагнітних бур, що обрушилися на Землю цього року. Експерти попереджають, що температура у другому за висотою шарі атмосфери, ймовірно, продовжуватиме зростати протягом наступних кількох років, оскільки сонячна активність зростає, що може вплинути на супутники, які обертаються навколо Землі.
За даними NASA, термосфера простягається від верхньої частини мезосфери, на висоті близько 85 кілометрів над землею, до нижньої частини екзосфери, яка починається на висоті близько 600 км над землею. За екзосферою знаходиться космічний простір.
Понад 21 рік NASA вимірює температуру термосфери за допомогою інфрачервоного випромінювання, яке випускають молекули вуглекислого газу та оксиду азоту. Вчені перетворюють дані, зібрані супутником NASA “Термосфера, іоносфера, мезосфера, енергетика і динаміка” (TIMED), в індекс клімату термосфери (TCI), який вимірюється в тераватах, або ТВт. (1 ТВт дорівнює 1 трильйону ват).
Значення TCI, яке різко зросло 10 березня, досягло піка в 0,24 ТВт, повідомив в інтерв’ю Live Science Мартін Млинчак, провідний дослідник місії TIMED в Дослідницькому центрі NASA в Ленглі, штат Вірджинія, і творець TCI. Востаннє індекс TCI був таким високим 28 грудня 2003 року.
Стрибок температури був спричинений трьома геомагнітними бурями в січні та лютому – великими збуреннями магнітного поля Землі, які викликаються шматками швидко рухомої намагніченої плазми, відомими як корональний викид маси (КВМ), і рідше – потоками високозаряджених частинок, відомих як сонячний вітер, які випльовуються Сонцем.
“Ці “бурі” відкладають свою енергію в термосфері та викликають її нагрівання, – каже Млинчак. “Підвищене нагрівання призводить до збільшення рівня інфрачервоного випромінювання від оксиду азоту та вуглекислого газу в термосфері”. Зазвичай інфрачервоне випромінювання після шторму охолоджує термосферу, додав він, але коли шторми йдуть один за одним, температура залишається високою.
Після сплеску на нашу планету обрушилися ще щонайменше дві геомагнітні бурі – одна 24 березня, яка стала найпотужнішою сонячною бурею за останні шість років, і ще одна не менш потужна буря 24 квітня. За словами Млинчака, значення TCI після цих бур залишаються високими, але ще не пройшли березневий пік.
Геомагнітні бурі стають частішими та інтенсивнішими під час сонячного максимуму, частини приблизно 11-річного сонячного циклу, коли Сонце найбільш активне і вкрите темними сонячними плямами та плазмовими петлями, які випльовують КВМ і сонячний вітер.
Як наслідок, термосфера Землі також слідує приблизно 11-річному циклу, сказав Млинчак. Урядові вчені з NASA і NOAA прогнозують, що наступний сонячний максимум настане у 2025 році, а це означає, що тенденція до потепління, ймовірно, продовжиться протягом наступних кількох років.
За словами Млинчака, зміни в термосфері можуть створити проблеми для супутників на низькій навколоземній орбіті, які розташовані навколо верхньої межі термосфери.
“Термосфера розширюється в міру потепління”, – сказав Млинчак, що призводить до “збільшення аеродинамічного опору на всіх супутниках і космічному смітті”. За його словами, цей підвищений опір може підтягувати супутники ближче до Землі, що може призвести до зіткнення супутників один з одним або повного падіння з орбіти, як це сталося з супутниками SpaceX Starlink в лютому 2022 року після несподіваної геомагнітної бурі.
Супутникові оператори можуть уникнути цих проблем, розмістивши свої космічні апарати на вищій орбіті, коли це необхідно, але через непередбачуваність космічної погоди важко дізнатися, коли ці маневри необхідні, і часто буває занадто пізно.
Сонячний максимум також може настати раніше, ніж прогнозується. Нещодавнє дослідження, опубліковане 30 січня в журналі Frontiers in Astronomy and Space Sciences, припускає, що пік сонячної активності може настати вже наприкінці 2023 року і бути потужнішим, ніж передбачалося спочатку. Якщо цей сценарій реалізується, то ризик супутникової катастрофи ще більше зростає.
Однак у більш довгостроковій перспективі температура в термосфері знижується, оскільки надлишок CO2 в термосфері через зміну клімату збільшує інфрачервоні викиди в космос, як показало дослідження, опубліковане 8 травня в журналі “Earth Atmospheric and Planetary Sciences”.
Читайте також: