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科学家警告说,地球高层大气中的碳正在不断减少:ScienceAlert

地球大气层中二氧化碳含量的上升可能会加剧清理我们日益混乱的轨道太空垃圾大气层的努力。

根据两项新的研究,温室气体对高层大气的收缩起到了显着的作用。 几十年来一直假设这种收缩。 现在,它第一次真正被注意到了。

一些明显的收缩是正常的,并且会反弹; 但科学家表示,二氧化碳的贡献可能是永久性的。

这意味着 LEO 中报废的卫星和其他旧技术可能会由于大气阻力降低而在原地停留更长时间,使该地区变得混乱,并给新卫星和空间观测带来问题。

“其中一个结果是卫星将停留更长时间,这很好,因为人们希望他们的卫星保持睡眠状态,” 地球科学家 Martin Mlenjak 解释说 来自 NASA 兰利研究中心。

“但碎片也会停留更长时间,并可能增加卫星和其他有价值的太空物体需要调整轨道以避免碰撞的可能性。”

对地球大气层的描述通常指定特定高度的层,但事实是我们世界周围的气体体积并不是恒定的。 它会根据各种影响而扩张和收缩,其中最大的影响可能是太阳。

现在,太阳也不是静止的。 通过 活动周期,从高到低,然后再返回,大约每 11 年一次。 我们目前在中间 第25届就是这样 自计算开始以来,从 2019 年 12 月开始的周期约为。 上一个周期 #24 即使在太阳活动高峰期也异常暗淡,这使得 Mlynczak 和他的同事能够测量大气收缩。

他们的注意力集中在两个层上,统称为 MLT:中间层,从大约 60 公里(37 英里)的高度开始; 和较低的热层,从大约 90 公里处开始。

地球大气层。 (shoo_arts/iStock/Getty Images Plus)

来自美国宇航局的数据 暂时的 这颗卫星是一个收集高层大气数据的天文台,从 2002 年到 2021 年,它为 MLT 提供了近 20 年的压力和温度信息。

在大气的一些较低层,二氧化碳通过吸收和重新发射各个方向的红外辐射而产生变暖效应, 有效地阻止了它的一部分.

然而,二氧化碳发出的一些红外辐射逃逸到太空中,有效地带走了热量并冷却了高层大气。 二氧化碳含量越高,大气越冷。

我们已经知道 这种冷却导致平流层收缩。 现在我们可以看到它对中间层和它上面的热层也有同样的作用。 使用来自 TIMED 的数据,Mlynczak 和他的团队发现 MLT 缩小了大约 1,333 米(4,373 英尺)。 其中大约 342 米是二氧化碳引起的辐射冷却的结果。

“人们很想看看我们是否真的能观察到这种对大气的冷却和收缩效应,” 梅伦加克说.

“我们最终在本文中提出了这些观察结果。我们是第一个在全球范围内展示这样的大气收缩的人。”

考虑到热层延伸数百公里,342 米似乎并不多。 然而,A.J 9月发表论文 英国南极调查局的物理学家 Ingrid Knusen 表示,到 2070 年,热层的冷却可能导致大气阻力降低 33%。

大气阻力有助于卫星和火箭级在任务完成后清除轨道。 克诺森发现,到 2070 年,这种云层减少可以将报废太空垃圾的轨道寿命延长 30%。

随着越来越多的卫星被发射到近地轨道,这将成为一个日益严重的问题,目前还看不到真正的缓解措施——要么减少卫星数量,要么减少二氧化碳的数量。

“在每次上升时,都会出现降温和通货紧缩,我们将其部分归因于二氧化碳的增加,” 梅伦加克说. “只要二氧化碳以大致相同的速度增加,我们就可以预期这些温度变化率也将保持不变,大约为半开氏度。” [of cooling] 每份合同。

研究发表于 地球物理研究杂志:大气.

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