Между хорошо изученными нижними и верхними слоями атмосферы Земли скрывается загадочная мезосфера — область, долгое время остававшаяся «белым пятном» для науки. Этот малоизученный атмосферный слой, расположенный на высоте около 35 километров, долгое время представлял настоящую исследовательскую головоломку для ученых со всего мира. Однако на этой неделе все изменилось, потому что международная группа исследователей совершила прорыв, создав компьютерную модель, которая впервые детально воссоздала процессы в этом труднодоступном регионе.
Мезосфера находится в своеобразной ловушке: метеозонды не могут подняться до её нижней границы (50 км), а спутники, работающие выше 80 км, не способны собрать точные данные из-за разреженного воздуха. Это привело к парадоксу: о соседних слоях — тропосфере и стратосфере — известно почти всё, а мезосфера десятилетиями оставалась «слепой зоной». Учёные шутят, что её название могло бы звучать как «игноросфера» (от англ. ignore — игнорировать), однако пренебрегать этим слоем при прогнозировании будущего климата Земли было бы ошибкой.
Именно здесь сгорает 90% метеоров, ежедневно атакующих планету, — без мезосферы поверхность Земли напоминала бы лунный ландшафт. Кроме того, в этом слое разрушаются отработавшие спутники и ступени ракет, насыщая атмосферу частицами алюминия и лития. Этот «космический мусор» может влиять на формирование серебристых облаков — самых высоких (80–85 км) и загадочных атмосферных образований, видимых только в полярных регионах.
Интересный факт: Температура в мезосфере падает до -100°C, что делает её самым холодным местом на планете — холоднее, чем в Антарктиде.
Учёные из Токийского университета нашли гениальное решение. Они объединили данные наземных лидаров (лазерных радаров) и радиолокационных станций, добавив к ним 19 лет спутниковых наблюдений. Полученную информацию «пропустили» через специально разработанный алгоритм, который восстановил недостающие элементы, как искусственный интеллект дорисовывает повреждённые фрески.
Результат превзошёл ожидания. Модель JAWARA не только показала динамику мезосферы за два десятилетия, но и впервые визуализировала:
- Как гравитационные волны (не путать с космическими!) переносят энергию между слоями атмосферы, вызывая турбулентность даже на высоте 70 км;
- Почему воздушные потоки в Северном и Южном полушариях синхронизируются вопреки сезонным различиям;
- Как частицы сгоревших спутников формируют «металлический туман», влияющий на климат.
«Раньше мы изучали мезосферу как пазл с недостающими фрагментами, — объясняет профессор Каору Сато. — Теперь у нас есть полная картина, которая меняет понимание атмосферной „кухни“». Модель уже помогла объяснить аномалии в распространении радиоволн и улучшить прогнозы серебристых облаков.
В планах команды — использовать JAWARA для моделирования последствий космического туризма и мегасозвездий спутников. Все данные опубликованы в открытом доступе, что ускорит исследования в метеорологии, климатологии и даже аэрокосмической инженерии.
Почему это важно? Мезосфера — своеобразный «буфер» между земными процессами и космосом. Понимание её механизмов поможет:
- Точнее предсказывать изменения климата;
- Разрабатывать безопасные траектории для космических миссий;
- Контролировать последствия «космического мусора».
Как отмечает руководитель исследования Каору Сато, JAWARA впервые позволила взглянуть на иерархию этих процессов в мезосфере. В дальнейшем ученые планируют использовать модель для изучения глобальной циркуляции воздушных масс и взаимодействия между полушариями. Чтобы ускорить прогресс в изучении мезосферы, команда сделала JAWARA доступной для всех желающих, выложив ее в интернет. Это открывает новые горизонты как для наук о Земле, так и для космонавтики, ведь более глубокое понимание процессов в мезосфере поможет нам лучше понять атмосферу в целом и ее взаимодействие с космическим пространством.
