Изменение атмосферы повлияет на реакцию Земли на геомагнитные бури

Верхние слои атмосферы станут менее плотными во время будущих геомагнитных бурь, что повлияет на спутники. На изображении — концепт спутника Landsat 8. Автор: NSF National Center for Atmospheric Research

Рост концентрации углекислого газа в верхних слоях атмосферы изменит влияние геомагнитных бурь на Землю, что может затронуть тысячи спутников на орбите. К такому выводу пришли учёные из Национального центра атмосферных исследований США (NSF NCAR).

Геомагнитные бури, вызванные выбросами заряженных частиц с поверхности Солнца, представляют растущую угрозу для технологически зависимого общества. Эти бури временно увеличивают плотность верхних слоёв атмосферы, создавая дополнительное сопротивление для спутников, что влияет на их скорость, высоту и срок службы.

Новое исследование с использованием компьютерного моделирования показало, что плотность верхних слоёв атмосферы во время будущих геомагнитных бурь будет ниже, чем во время аналогичных бурь сегодня. Это связано с общим снижением базовой плотности атмосферы. Однако относительное увеличение плотности во время бури (разница между фоновым уровнем и пиком) в будущем станет более значительным.

«Энергия Солнца будет влиять на атмосферу иначе, потому что её фоновая плотность изменится, а значит, изменится и реакция», — пояснил ведущий автор исследования Николас Педателла. «Для спутниковой индустрии это особенно важно, так как спутники проектируются под определённые атмосферные условия».

Холоднее и тоньше

Верхние слои атмосферы стали критически важны из-за зависимости человечества от спутниковых технологий — навигации, передачи данных, национальной безопасности и других областей.

В отличие от нижних слоёв, которые нагреваются из-за выбросов CO₂, верхние слои, наоборот, охлаждаются. Это связано с тем, что на больших высотах углекислый газ не удерживает тепло, а переизлучает его в космос.

Учёные смоделировали последствия мощной геомагнитной бури, произошедшей 10–11 мая 2024 года, и сравнили её влияние в 2016 году с прогнозами на 2040, 2061 и 2084 годы (периоды минимума 11-летнего солнечного цикла).

Результаты показали, что к концу века плотность верхних слоёв атмосферы во время аналогичных бурь снизится на 20–50%. Однако относительное увеличение плотности во время бури станет более резким: если сейчас плотность на пике бури более чем удваивается, то в будущем она может утроиться.

Педателла отметил, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, как космическая погода будет меняться в разных типах бурь и на разных фазах солнечного цикла.

«Теперь у нас есть инструменты для изучения сложных взаимосвязей между нижними и верхними слоями атмосферы, — сказал он. — Это критически важно, так как изменения имеют серьёзные последствия».

Подробнее: Nicholas M. Pedatella et al, Impact of Increasing Greenhouse Gases on the Ionosphere and Thermosphere Response to a May 2024‐Like Geomagnetic Superstorm, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2025GL116445