Атмосферный эффект домино: чем опасна для человека гигантская дыра в ионосфере Земли

Верхняя часть атмосферы Земли ионосфера начинает формироваться на высоте 60 км над поверхностью нашей планеты. Здесь под действием интенсивного солнечного излучения образуется слой, состоящий из отрицательно заряженных свободных электронов и положительно заряженных ионов. На высоте 250—400 км степень ионизации атмосферы достигает максимума.

Структуру слоёв ионосферы специалисты изучают с начала XX века. Многолетние наблюдения показали, что активные ионы в верхних слоях атмосферы Земли оказывают сильное влияние на распространение радиоволн и точность работы навигационных приборов, например систем GPS или ГЛОНАСС. Поэтому прогнозирование степени ионизации в последние десятилетия приобрело очень большое значение.

Так, по итогам нескольких геокосмических исследований было установлено, что определённые изменения в одном атмосферном слое провоцируют эффект домино, влияя на состояние других слоёв.

В своём новом исследовании учёные из Массачусетского технологического института (США) выяснили, что неожиданное резкое повышение температуры стратосферы (слоя атмосферы, расположенного на высоте от 11 до 50 км от поверхности Земли) в ночное время может привести к тому, что в ионосфере образуется брешь.

Ночные процессы

В ходе внезапного стратосферного потепления (ВСП) гравитационные планетарные волны перемещаются из тропосферы — нижнего слоя атмосферы — в стратосферу. Эти волны возникают из-за мощных воздушных потоков, протекающих над горными хребтами. Попав в стратосферу, волны начинают взаимодействовать с полярными струйными течениями, нарушая систему циркуляции тёплого и холодного воздуха. Поднимаясь всё выше и выше, они в конечном счёте достигают ионосферы, в которой из-за их активности может образоваться дыра.

Ранее считалось, что эти процессы происходят исключительно в дневное время. Однако американским учёным удалось зарегистрировать ВСП в ночной ионосфере. В этом исследователям помогли данные обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико.

Оказалось, что плотность свободных электронов в ионосфере в тёмное время суток стремительно и весьма значительно уменьшилась. В результате образовалась огромная дыра, простирающаяся от 55 градусов южной широты до 45 градусов северной широты.

«Выяснилось, что ВСП также может влиять на состояние ионосферы в ночное время суток в низких и средних широтах. Эти результаты поднимают новые вопросы. Теперь необходимо думать над методами, которые помогли бы нам ещё больше узнать о том, какие факторы могут влиять на ионосферу», — сообщил автор исследования Хорхе Л. Чау.

• Геомагнитная буря
• © The Atmospheric Imaging Assembly

В целях безопасности

По словам авторов исследования, очень важно понимать, как именно процессы, протекающие в нижних слоях атмосферы, влияют на ионосферу.

«Мы узнали, что в ночной ионосфере может образоваться большая дыра. Это потенциально важно для составления прогнозов космической погоды, поскольку такие бреши могут влиять на частоту геомагнитных бурь и других ионосферных нарушений», — подчеркнул Чау.

В свою очередь, российские эксперты также отметили потенциальную опасность для жителей Земли из-за образования подобных «разрывов» в ионосфере.

«Дыры в ионосфере — весьма негативное явление, поскольку именно этот слой атмосферы защищает нас от жёсткого космического излучения, рентгеновских лучей. Пока случаи образования дыр в ионосфере редки, но климат меняется, поэтому в будущем может произойти всё что угодно», — заявил в беседе с RT доцент кафедры метеорологии климатологии географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Павел Торопов.

При этом отечественные учёные отмечают, что выводы, полученные западными исследователями, требуют существенных дополнений. Так, ещё предстоит выяснить, каковы точные механизмы воздействия ВСП на ночную ионосферу.

Также по теме

Облако плазмы: вспышки на Солнце уменьшают магнитное поле Земли

Серия мощнейших вспышек на Солнце вызвала выброс облака плазмы, которое взаимодействует с магнитным полем Земли, уменьшая его....

Они отметили, что стратосферное потепление происходит не чаще раза в год. Как правило, оно регистрируется у полярной и околополярной области Земли, иногда захватывая северные широты.

«На высотах от 10 до 50 км очень быстро повышается температура на несколько десятков градусов. Однако как именно вследствие этого образуется брешь в ионосфере, ясно не до конца. Все соответствующие исследования носят единичный характер», — сообщил в интервью RT кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова Андрей Киселёв.

Учёный добавил, что ионосферные дыры затягиваются в течение нескольких часов — и в это время может снизиться точность работы навигационных приборов, что особенно опасно для самолётов.

Заведующий лабораторией климатологии Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН Владимир Семёнов также отметил, что нарушения в ионосфере могут вызвать проблемы со связью и космической техникой — ионосфера влияет в первую очередь на радиоволны, связь со спутниками и магнитное поле Земли.