Παρατηρήσεις δείχνουν μείωση της ανώτατης ατμόσφαιρας

Από σελίδα του NewScientist, 6 Φεβρουαρίου 2004

Σύμφωνα με μια μελέτη οι τροχιές 27 διαστημικών αντικειμένων, που πετούν ελεύθερα στην ανώτατη γήινη ατμόσφαιρα, δεν έχουν μειωθεί τόσο πολύ όπως αναμενόταν κατά τη διάρκεια των τελευταίων 30 χρόνων. Η ανακάλυψη αυτή δείχνει ότι η θερμόσφαιρα, το μέρος της ατμόσφαιρας που βρίσκεται σε ύψος από 90 έως 1000 χιλιόμετρα επάνω από τη Γη, ψύχθηκε και μειώθηκε η πυκνότητα της από δύο έως πέντε τοις εκατό ανά δεκαετία.

Οι ερευνητές αποδίδουν την αλλαγή στα αέρια του θερμοκηπίου, που προκαλούν την παγκόσμια άνοδο της θερμοκρασίας κοντά στη γήινη επιφάνεια. Εάν η τάση αυτή συνεχιστεί, τότε η θερμόσφαιρα μπορεί να χάσει τη μισή της πυκνότητα μέχρι το 2100, παρατείνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής και των δορυφόρων και των διαστημικών σκουπιδιών στη τροχιά τους.

Επί τριάντα χρόνια η Αμερικανική Αεροπορία με μετρήσεις επίγειων ραντάρ παρακολουθούσε τις τροχιές 27 δορυφόρων, αποβληθέντα τμήματα πυραύλων και διαστημικά σκουπίδια. Όλες οι τροχιές αυτών των αντικειμένων μειώνονταν σε ύψος, κάτι που οφείλεται στην τριβή της ατμόσφαιρας. Αλλά η τροχιά τους αυτή δεν ήταν και τόσο χαμηλή, όσο θα ήταν εάν η ατμοσφαιρική πυκνότητα ήταν σταθερή.

Σαν κλιματιστικό

Το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί από 316 μέρη ανά εκατομμύριο (PPM) το 1959 σε 371 PPM το 2001. Οι ερευνητές θεωρούν αυτή την αύξηση καθώς και την αύξηση και άλλων αερίων του θερμοκηπίου, σαν την αιτία της μείωσης της πυκνότητας της θερμόσφαιρας. Γι' αυτό και οι τροχιές των διαστημικών αντικειμένων δεν μειώθηκαν αρκετά.

Κάτω από τη θερμόσφαιρα, αυτά τα αέρια είναι αρκετά πυκνά και παγιδεύουν την ακτινοβολία από τον ήλιο καθώς και αυτή που ανακλάται από τη Γη, η οποία θερμαίνει τον πλανήτη. Αλλά στα μεγαλύτερα ύψη, λόγω της χαμηλότερης πυκνότητας της θερμόσφαιρας, τα αέρια του θερμοκηπίου αναρροφούν τη θερμότητα και τη διαχέουν προς το διάστημα.

"Στην ανώτερη ατμόσφαιρα, το διοξείδιο του άνθρακα ενεργεί ως κλιματιστικό, ενώ στη χαμηλότερη ατμόσφαιρα, ενεργεί ως μονωτικό", λέει ο John Emmert, επικεφαλής συντάκτης της μελέτης που εργάζεται στο Ερευνητικό Εργαστήριο Ναυτικού στην Ουάσιγκτον.

Καθώς η θερμοκρασία της θερμόσφαιρας ψύχεται, συστέλλεται προς χαμηλότερα ύψη. Αυτό το γεγονός το αναδεικνύει σαν ένα χρήσιμο μετρητή της παγκόσμιας κλιματικής αλλαγής, που εμφανίζεται στη χαμηλότερη ατμόσφαιρα, λέει ο Thoma Woods, ένας ατμοσφαιρικός επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο.

"Όσο η ατμόσφαιρα της Γης αλλάζει, τόσο μεγαλύτερες αλλαγές συμβαίνουν εκεί ψηλά στη θερμόσφαιρα", λέει ο Woods.

Ηλεκτρόνια της ιονόσφαιρας

Οι θεωρητικές προσομοιώσεις καθώς και οι προηγούμενες μετρήσεις των ατμοσφαιρικών θερμοκρασιών όπως και οι τροχιές των διαστημικών αντικειμένων, δείχνουν ότι η ανώτερη ατμόσφαιρα ψύχεται.

Όμως, οι μετρήσεις με ραντάρ για το ύψος των ηλεκτρονίων στην ιονόσφαιρα, που βρίσκεται πάνω από τη θερμόσφαιρα, έχουν παράγει αντίθετα αποτελέσματα. "Είναι μια αντίφαση", αναφέρει ο Woods.

Οι μεταβολές της θερμόσφαιρας είναι πάντως ένα φυσικό φαινόμενο. Στη διάρκεια του 11-ετούς κύκλου της ηλιακής δραστηριότητας, η πυκνότητα του στρώματος αυτού μπορεί να υποπενταπλασιαστεί, μεταβολή πολύ μεγαλύτερη από αυτή που αποδίδεται στη ψύξη λόγω των αερίων του θερμοκηπίου.

Αλλά οι μηχανικοί θα πρέπει να πάρουν υπ' όψιν τους το φαινόμενο αυτό, όταν θα υπολογίζουν τις τροχιές των δορυφόρων και των διαστημικών σκουπιδιών. Γιατί, θα χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να καούν στην ατμόσφαιρα.

Η ψύξη θα μπορούσε, επίσης, να προκαλέσει απρόβλεπτες αλλαγές στο πως η θερμόσφαιρα αντιδρά στα διαστημικά καιρικά γεγονότα, υποδεικνύει ο Emmert.

Περιοδικό αναφοράς: Journal of Geophysical Research - Space Physics (vol 109, article no. A02301)

Το πάχος της τροπόσφαιρας

Το μέσο πάχος της τροπόσφαιρας, του χαμηλότερου στρώματος της ατμόσφαιρας, έχει αυξηθεί κατά αρκετές εκατοντάδες μέτρα από το 1979 έως σήμερα, κυρίως λόγω ανθρωπογενών παραγόντων, σύμφωνα με μια μελέτη ερευνητών του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το ύψος της τροπόσφαιρας μπορεί να θεωρηθεί ως ένα είδος βαρόμετρου της παγκόσμιας κλιματικής αλλαγής.

Ο Μπεν Σάντερ και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν υπολογιστικό μοντέλο για υπολογίσουν τη συμβολή στο φαινόμενο πέντε παραγόντων, τριών που προκαλούνται από τον άνθρωπο και δύο φυσικών φαινομένων.

Εξέτασαν τις εκπομπές των αερίων που προκαλούν το φαινόμενο του θερμοκηπίου, την ηλιακή ακτινοβολία που ανακλάται πίσω στο Διάστημα από αιωρούμενα στερεά σωματίδια, τη συγκέντρωση του όζοντος, την ισχύ της ηλιακής ακτινοβολίας και τη σκόνη που εκλύεται στην ατμόσφαιρα από ηφαίστεια.

Οι παράγοντες αυτοί επηρεάζουν τη θερμοκρασία διαφόρων στρωμάτων της ατμόσφαιρας και προκαλούν τη συστολή ή τη διαστολή τους.

Για παράδειγμα, η καταστροφή του όζοντος προκαλεί ψύξη και συστολή της στρατόσφαιρας, του στρώματος αμέσως πάνω από την τροπόσφαιρα, ενώ το διοξείδιο του άνθρακα θερμαίνει και διαστέλλει την ίδια την τροπόσφαιρα.

Έτσι, το πάχος της τροπόσφαιρας αυξομειώνεται από τα εννέα έως τα 18 χιλιόμετρα.

Το υπολογιστικό μοντέλο έδειξε ότι και οι πέντε παράγοντες συμβάλλουν στο φαινόμενο, αλλά τα αέρια του θερμοκηπίου και η καταστροφή του όζοντος ευθύνονται για το μεγαλύτερο μέρος της μεταβολής το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα.