Коротко
Вчені з'ясували, що збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері вплине на геомагнітні бурі, роблячи їх більш непередбачуваними та потенційно шкідливими для супутників. Зменшення щільності верхніх шарів атмосфери призведе до більшого опору для космічних апаратів, що може спричинити зміни орбіт, скорочення терміну служби та ускладнення проєктування нових супутників. Це має серйозні наслідки для навігаційних систем, передачі даних та національної безпеки.
Зміни в атмосфері Землі зроблять супутники вразливішими для впливу сонячних бур
Зростання концентрації вуглекислого газу у верхніх шарах атмосфери змінить вплив геомагнітних бур на Землю, що може мати наслідки для тисяч супутників, що знаходяться на орбіті. До такого висновку дійшли вчені з Національного центру атмосферних досліджень США (NSF NCAR) у новому дослідженні.
Геомагнітні бурі, спричинені викидами заряджених частинок із Сонця, стають дедалі небезпечнішим викликом для нашого технологічно залежного суспільства. Вони тимчасово збільшують щільність верхніх шарів атмосфери, що призводить до більшого опору для супутників і впливає на їхню швидкість, висоту та термін служби.
Нове дослідження, проведене спільно з японським Університетом Кюсю, показало, що щільність верхніх шарів атмосфери під час майбутніх геомагнітних бур буде меншою, ніж під час нинішніх бур такої ж інтенсивності. Це пов’язано з тим, що фонова щільність атмосфери буде нижчою.
Однак відносне збільшення щільності — зростання від фонового рівня до пікового — буде більшим під час майбутніх бур.
«Те, як енергія Сонця впливає на атмосферу, зміниться в майбутньому, оскільки фонова щільність атмосфери інша, і це створює іншу реакцію. Для супутникової індустрії це особливо важливе питання через необхідність проєктування супутників для конкретних атмосферних умов», — пояснив провідний автор дослідження, вчений з NSF NCAR Ніколас Педателла.
На відміну від нижніх шарів атмосфери, які нагріваються через викиди вуглекислого газу, верхні шари атмосфери стають холоднішими. Це відбувається тому, що на великих висотах вуглекислий газ, замість того, щоб утримувати тепло, випромінює його в космос.
Дослідники змоделювали, як атмосфера могла б відреагувати на потужну геомагнітну супербурю, яка відбулась 10-11 травня 2024 року, якби вони сталася в майбутньому: у 2040, 2061 і 2084 роках.
Результати показали, що в другій половині цього століття щільність різних регіонів верхніх шарів атмосфери буде на 20-50% меншою на піку бурі, схожої на ту, що відбулася минулого року. Проте відносна зміна щільності буде більшою: якщо зараз така буря збільшує щільність більш ніж вдвічі, то в майбутньому вона може майже потроїти її. Це пояснюється тим, що одна й та ж буря матиме пропорційно більший вплив на менш щільну атмосферу.
Наслідки майбутніх бур будуть такими:
Непередбачувана зміна орбіт супутників. Хоча загальна щільність атмосфери буде меншою, відносний стрибок щільності під час бурі буде значно більшим, ніж зараз. Це призведе до непередбачуваного та сильнішого «гальмування» супутників, що вплине на їхню швидкість та висоту.
Скорочення терміну служби супутників. Через непередбачуваний вплив бурі супутники можуть швидше виходити з ладу.
Зростання викликів для індустрії. Зміна реакції атмосфери на бурі ускладнить проєктування нових супутників, оскільки їх потрібно буде адаптувати до непередбачуваних атмосферних умов. Це може мати серйозні наслідки для навігаційних систем, передачі даних та національної безпеки.
Нагадаємо, людство ризикує втратити мобільний Інтернет, навігацію та безперебійну роботу фінансових систем через небезпечне радіозасмічення навколоземного простору. Слабкі сигнали від надмасивних чорних дір, що є ключовими для точного позиціонування супутників, губляться серед шуму від мільйонів пристроїв і супутників Starlink.
