Протекающая атмосфера

Кто крадет кислород

Кислород вместе с другими газами непрерывно «утекает» из нашей атмосферы в космос. Благодаря спутникам Cluster удалось установить, почему это происходит. Как и подозревалось, виновато во всем, опять же, магнитное поле планеты.

Взгляд художника: ионы кислорода, водорода и гелия «утекают» из земной атмосферы через полюса в открытый космос


Орбитальная группировка миссии Cluster

Исследование, проведенное группой шведских ученых во главе с Гансом Нильссоном (Hans Nilsson), базировалась на данных, собранных с 2001 по 2003 гг. спутниками европейской миссии Cluster. За это время они получили массу информации о потоках ионизированных газов, непрерывно бьющих в космос с полюсов нашей планеты. Cluster также замерил силу и направление силовых линий магнитного поля Земли в соответствующее время и в соответствующих областях.

Как показали ученые, именно магнитосфера разгоняет ионы кислорода, водорода и гелия, «выстреливая» ими в космос: «Это немного напоминает действие пращи», - говорит Ганс Нильссон.

Критическим важным для этой находки стал тот факт, что миссия Cluster включает аж целых 4 орбитальных аппарата, находящихся на высотах от 30 до 64 тыс. км, что позволяет вести измерения магнитного поля на обширном пространстве, видеть его градиент и изменения, происходящие с течением времени.

До наступления эры искусственных спутников астрономы считали, что магнитосфера нашей планеты «населена» исключительно частицами, привнесенными в нее извне – прежде всего, ионизированными частицами солнечного ветра. Тогда было распространено мнение, что именно эти частицы под действием магнитных сил сами образуют защитный слой, оберегающий поверхность нашей планеты от непосредственного взаимодействия с солнечным ветром.

«Теперь только мы начинаем понимать, насколько сложны и разнообразны взаимодействия между солнечным ветром и земной атмосферой», - добавляет Ганс Нильссон. Ионизированные частицы солнечного ветра, направляемые сильной рукой магнитного поля, могут ударять в атмосферу и вызывать появление полярных сияний. Эти взаимодействия вызывают и параллельный процесс, выбивая ионизированный кислород верхних слоев атмосферы прочь из нее, прямо в космос.

Более ранние наблюдения этого явления, проведенные в 1980-х и 1990-х годах, показали, что покидающие нашу атмосферу ионы двигаются с высокой скоростью – что-то должно было их разгонять. Для объяснения этого феномена были высказаны разные гипотезы, и лишь теперь в этом вопросе можно поставить настоящую элегантную точку.

Если вы уже разволновались, не разбежится ли весь драгоценный кислород через эти «дырки» на полюсах, то беспокоиться не стоит. В сравнении с накопленными в атмосфере запасами этого жизненно важного газа, объемы вылетающих в космос потоков пренебрежимо малы. Впрочем, в далеком будущем, когда само Солнце уже станет старым, баланс этот может измениться, и «протечки» будут представлять собой серьезную угрозу. Если, конечно, до тех пор человечество не истребит себя само.

Напомним, что благодаря миссии Cluster удалось составить полную трехмерную карту «танцев» магнитного поля в окрестностях Земли («Полный ноль») и исследовать полярные сияния («Небесный телевизор»).

По информации ESA