Изменение климата усилит воздействие солнечных бурь на спутники

Рост концентрации углекислого газа в верхних слоях атмосферы меняет ее реакцию на геомагнитные бури, что создает новые риски для тысяч спутников на орбите. К такому выводу пришли ученые Национального центра атмосферных исследований США (NSF NCAR) в ходе нового исследования.

Геомагнитные бури – это мощные выбросы заряженных частиц с поверхности Солнца, которые достигают Земли и вызывают возмущения в ее атмосфере. Для спутников они опасны тем, что временно увеличивают плотность верхних слоев атмосферы, усиливая торможение аппаратов. Это влияет на их скорость, высоту и в конечном счете сокращает срок службы. Современное общество, зависящее от навигационных систем, передачи данных и спутниковой связи, становится все более уязвимым к таким событиям.

В отличие от нижних слоев атмосферы, которые нагреваются из-за парникового эффекта, верхние слои, наоборот, охлаждаются. На больших высотах, где воздух сильно разрежен, молекулы CO2 не передают тепло соседним молекулам, а излучают его обратно в космос. Это приводит к постепенному снижению плотности термосферы – области, где вращается большинство спутников.

Исследователи смоделировали, как геомагнитная супербуря, подобная той, что произошла в мае 2024 года, повлияла бы на атмосферу будущего с более высоким уровнем CO2. Результаты показали парадоксальную картину. С одной стороны, абсолютная плотность атмосферы во время будущей бури будет ниже, чем сегодня, поскольку исходная плотность станет меньше. С другой – относительный скачок плотности от фонового значения до пикового окажется значительно большим.

«Способ, которым энергия Солнца влияет на атмосферу, в будущем изменится, поскольку фоновая плотность атмосферы будет другой, и это вызовет иную реакцию, – поясняет ведущий автор исследования Николас Педателла. – Для спутниковой индустрии это особенно важный вопрос, поскольку необходимо проектировать аппараты с учетом конкретных атмосферных условий».

Расчеты, опубликованные в журнале Geophysical Research Letters, показывают, что если сейчас мощная буря увеличивает плотность атмосферы примерно вдвое, то в будущем она сможет увеличивать ее почти втрое. Солнечный шторм той же силы будет наносить пропорционально более сильный удар по разреженной атмосфере. Это означает, что операторам спутников придется пересмотреть модели прогнозирования и управления, чтобы адаптироваться к новым, более резким изменениям космической погоды.