Зростання концентрації вуглекислого газу у верхніх шарах атмосфери Землі призводить до суттєвих змін у впливі геомагнітних бур. Нове дослідження американських вчених виявило, що ці зміни роблять супутники, які перебувають на орбіті, більш вразливими. Цей висновок, опублікований IFLScience, базується на аналізі впливу сонячних бур на нашу технологічно залежну цивілізацію.

Геомагнітні бурі, спричинені викидами заряджених частинок із Сонця, тимчасово підвищують щільність верхніх шарів атмосфери. Це, у свою чергу, збільшує опір для супутників, впливаючи на їхню швидкість, висоту польоту та загальний термін служби. Розуміння цих процесів є критично важливим для космічної індустрії.

Зміни у верхніх шарах атмосфери

Згідно з новим дослідженням, проведеним спільно з Університетом Кюсю, під час майбутніх геомагнітних бур щільність верхніх шарів атмосфери буде меншою порівняно з поточними бурями подібної інтенсивності. Це пояснюється зниженням фонової щільності атмосфери. Однак, відносне зростання щільності — від базового рівня до пікового — буде значнішим.

«Вплив сонячної енергії на атмосферу зміниться через іншу фонову щільність, що призведе до іншої реакції. Це надзвичайно важливе питання для супутникової індустрії, адже супутники потрібно проєктувати з урахуванням конкретних атмосферних умов», — зазначив Ніколас Педателла, провідний автор дослідження з NSF NCAR. Він підкреслив, що відносне збільшення щільності буде пропорційно вищим у менш щільній атмосфері.

На відміну від нижніх шарів, верхні шари атмосфери охолоджуються через викиди вуглекислого газу. Це відбувається тому, що на великих висотах вуглекислий газ, замість утримання тепла, ефективно випромінює його в космос. Це явище є ключовим для розуміння майбутніх змін.

Моделювання подій

Вчені змоделювали потенційну реакцію атмосфери на потужну геомагнітну супербурю, подібну до тієї, що сталася 10-11 травня 2024 року, але в умовах майбутнього — 2040, 2061 та 2084 років. Результати моделювання показали, що до другої половини століття щільність верхніх шарів атмосфери в різних регіонах під час піку бурі буде на 20-50% меншою. Однак, відносне збільшення щільності буде значно вищим: якщо нинішня буря подвоює щільність, то в майбутньому вона може майже потроїти її. Це означає, що вплив на супутники стане більш вираженим, незважаючи на меншу загальну щільність.

Наслідки майбутніх геомагнітних бур включатимуть:

1. Непередбачувані зміни орбіт супутників. Хоча загальна щільність атмосфери зменшиться, значне відносне зростання щільності під час бур спричинить сильніше й непередбачуване «гальмування» супутників, що вплине на їхню швидкість і висоту.
2. Скорочення терміну служби супутників. Непередбачуваний вплив бур може призвести до швидшого виходу супутників з ладу.
3. Зростання викликів для індустрії. Зміна реакції атмосфери на космічні виклики ускладнить розробку нових супутників. Необхідність адаптації до мінливих атмосферних умов може мати серйозні наслідки для навігаційних систем, передачі даних та національної безпеки.

Ці дослідження підкреслюють важливість підготовки до майбутніх космічних викликів. Людство ризикує втратити критично важливі сервіси, такі як мобільний Інтернет та навігація, через радіозасмічення, яке ускладнює роботу супутників, зокрема Starlink, через шуми від мільйонів пристроїв.