Термосфера Землі досягає найвищої температури за 20 років

Стрибок атмосферної температури, спричинений послідовними геомагнітними бурями, говорить про те, що «сонячний максимум» швидко наближається. Термосфера Землі нещодавно досягла майже 20-річного піка температури після того, як поглинула енергію геомагнітних бур, які обрушилися на Землю цього року. Експерти попереджають, що температура у другому за висотою шарі атмосфери, ймовірно, продовжить зростати протягом наступних кількох років, оскільки активність Сонця зростає, що може вплинути на супутники, що обертаються навколо Землі.

За даними NASA, термосфера простягається від верхньої частини мезосфери, на висоті приблизно 53 милі (85 кілометрів) над землею, до нижньої частини екзосфери, яка починається приблизно на висоті 372 милі (600 км) над землею. За межами екзосфери знаходиться космічний простір.

Понад 21 рік NASA вимірювало температуру термосфери за допомогою інфрачервоного випромінювання, що випускається молекулами вуглекислого газу та оксиду азоту. Вчені перетворюють дані, зібрані супутником NASA Thermosphere, Ionosphere, Mesosphere, Energetics and Dynamics (TIMED), у термосферний кліматичний індекс (TCI), який вимірюється в тераватах, або ТВт. (1 ТВт дорівнює 1 трильйону ват.)

Значення TCI, яке підскочило 10 березня, досягло максимуму в 0,24 ТВт, повідомив Live Science Мартін Млинчак, провідний дослідник місії TIMED у дослідницькому центрі NASA Langley у Вірджинії та творець TCI. Останній раз TCI був таким високим 28 грудня 2003 року. (Дані про стрибки температури були надіслані в журнал, але ще не були рецензовані).

Стрибок температури був спричинений трьома геомагнітними бурями в січні та лютому — великими збуреннями магнітного поля Землі, які викликані шматками швидко рухомої намагніченої плазми, відомі як корональні викиди маси (CME), і рідше потоками високозаряджених частинок. , відомий як сонячний вітер, який викидає Сонце.  

«Ці «шторми» відкладають свою енергію в термосфері та викликають її нагрівання», — сказав Млинчак. «Посилення 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 повторюються, температура залишається високою.

З моменту сплеску на нашу планету вдарили ще щонайменше дві геомагнітні бурі — одна 24 березня, яка стала найпотужнішою сонячною бурею за понад шість років, і ще одна настільки ж потужна буря 24 квітня. Значення TCI наступні за цими. Шторми залишаються високими, але ще не досягли березневого піка, сказав Млинчак.

Геомагнітні бурі стають більш частими та інтенсивнішими під час сонячного максимуму, частини приблизно 11-річного сонячного циклу, під час якого сонце найбільш активне та вкрите темними плямами та плазмовими петлями, які викидають CME та сонячний вітер. 

Як наслідок, термосфера Землі також дотримується приблизно 11-річного циклу, сказав Млинчак. Урядові вчені з NASA та NOAA передбачили, що наступний сонячний максимум настане у 2025 році, що означає, що тенденція до потепління, ймовірно, продовжиться протягом наступних кількох років. 

Зміни в термосфері можуть створити проблеми для супутників на низькій навколоземній орбіті, які розташовані навколо верхньої межі термосфери, сказав Млинчак.

«Термосфера розширюється в міру нагрівання», — сказав Млинчак, що призводить до «збільшення аеродинамічного опору на всіх супутниках і космічному сміттю». Це збільшення опору може підтягнути супутники ближче до Землі, сказав він, що може спричинити зіткнення супутників один з одним або повне падіння з орбіти, як це зробили супутники SpaceX Starlink у лютому 2022 року після раптової геомагнітної бурі.

Супутникові оператори можуть уникнути цих проблем, розташувавши свої космічні кораблі на вищій орбіті, коли це необхідно, але через непередбачуваність космічної погоди важко визначити, коли потрібні ці маневри, поки часто не стає надто пізно. Сонячний максимум також може настати раніше, ніж прогнозувалося. Нещодавнє дослідження, опубліковане 30 січня в журналі Frontiers in Astronomy and Space Sciences, показує, що пік сонячної активності може настати вже наприкінці 2023 року і бути потужнішим, ніж передбачалося спочатку. Якщо цей сценарій реалізується, то ризик катастрофи супутника ще більше зростає.