Ziemska atmosfera rzednie

Atmosfera naszej planety jest wyjątkowa: nie tylko zapewnia nam warunki do życia na jej powierzchni, ale - razem z ziemskim polem magnetycznym - chroni nas przed szkodliwym wpływem promieniowania kosmicznego oraz mniejszymi meteorytami. Nie każda planeta ma atmosferę, a te, które ją mają, często ją tracą, kiedy gazy atmosferyczne uciekają w przestrzeń. Pewien niepokój może więc budzić fakt, że atmosfera naszej planety staje się ostatnio rekordowo rzadka.

Nie ma oczywiście żadnych powodów do obaw, że Ziemia nagle utraci swoją atmosferę. Ale duże, odnotowane ostatnio zmiany, mogą stanowić sygnał niekorzystnych zjawisk. Odkryta anomalia dotyczy jej górnych warstw termosfery i egzosfery, obszaru pomiędzy 200 a 600 kilometrów nad ziemią. Gęstość atmosfery na takiej wysokości to zaledwie jedna miliardowa gęstości przy poziomie gruntu. Ma ona jednak znaczenie praktyczne: nawet przy takim rozrzedzeniu wywiera istotny wpływ na krążące na niskiej orbicie satelity. Atmosferyczne hamowanie musi być uwzględnione przy planowaniu orbity. Zbyt gęsta atmosfera może spowodować wyhamowanie obiektu na orbicie i w rezultacie upadek na ziemię, dotyczy to również całe masy orbitalnych śmieci: nieczynnych satelitów, czy ich fragmentów. Dlatego ta część atmosfery jest uważnie monitorowana od wielu lat.

Zespół naukowców z amerykańskiego Laboratorium Badawczego Marynarki (Naval Research Laboratory) oraz Uniwersytetu George'a Masona (George Mason University) odkryli, że ostatnio ziemska atmosfera w jej górnych warstwach osiągnęła niespotykanie niską gęstość, najmniejszą od 43 lat.

Gęstość atmosfery na tej wysokości zależy od jej temperatury - im jest cieplejsza, tym bardziej staje się gęsta i tym dalej rozciąga się w kosmos. Co więc spowodowało ochłodzenie jej górnych warstw? Na temperaturę atmosfery na tej wysokości mają wpływ dwa czynniki: podgrzewanie jej poprzez absorpcję promieniowania ultrafioletowego, oraz chłodzenie podczas wypromieniowywania ciepła przez dwutlenek węgla. Ilość docierającego do Ziemi ultrafioletu spadła, ponieważ nasze słońce było ostatnio w cyklu niskiej aktywności, w dodatku cykl ten był wyjątkowo spokojny. Ten efekt nie może jednak wg obliczeń odpowiadać za aż tak duży spadek temperatury i gęstości. I tu przychodzi drugi czynnik: dwutlenek węgla, czyli najpopularniejszy gaz cieplarniany. Przy powierzchni ziemi powoduje on zatrzymywanie ciepła, jednak jego większa produkcja na ziemi to również większa jego ilość w wyższych partiach atmosfery, a tam oddaje on ciepło poprzez promieniowanie podczerwone. Pokazuje to, jak skomplikowane i niejednoznaczne są mechanizmy praw natury.

Wciąż jednak, wg autorów badania, odnotowany spadek gęstości jest zbyt duży, aby odpowiadały za niego tylko te dwa czynniki. Naukowcy uważają, że istotne tu są zmiany składu chemicznego naszej atmosfery i proporcje różnych gazów. Pamiętajmy, że niektóre z nich dają „efekt cieplarniany" setki lub nawet tysiące razy silniejszy niż CO₂. Konieczne są zatem dalsze badania, aby przewidzieć dalszy przebieg tego procesu i jego skutki.

atmosfera ziemska gęstość atmosfery termosfera egzosfera cykl słoneczny absorpcja UV promieniowanie cieplne Naval Research Laboratory George Mason University