Тъй като мезосферата е много по-рядка от атмосферата, в която живеем ние долу, въздействието на увеличаващите се парникови газове, като въглеродния диоксид, се различава от затоплянето на повърхността. Изследовател сравнява тропосферата, в която ние живеем, с дебел юрган.
"Долу, близо до повърхността на Земята атмосферата е гъста", казва Джеймс Ръсел, съавтор на изследването и атмосферен учен в университета Хамптън във Вирджиния. "Въглеродният диоксид улавя топлината точно както юрганът улавя топлината на тялото ви и ви топли". В долната атмосфера има много молекули в непосредствена близост и те лесно улавят и предават топлината на Земята помежду си, поддържайки подобно на юрган тази топлина.
Това означава, че малко от топлината на Земята стига до по-високата и по-тънка мезосфера. Там молекулите са малко и са раздалечени. Тъй като въглеродният диоксид също така ефективно отдава топлината, всичката топлина, уловена от въглеродния диоксид, по-скоро излиза в космоса, отколкото да попадне на друга молекула, която да я абсорбира. В резултат, увеличаването на парниковите газове като въглеродния диоксид означава, че повече топлина се губи в космоса и горните слоеве на атмосферата се охлаждат. Когато въздухът се охлади, той се свива, по същия начин, по който балонът се свива, ако го поставите във фризера.
Това охлаждане и свиване не е изненада. В продължение на години "моделите показват този ефект", казва Брента Турайраджа, учен по атмосферата във Вирджиния Тех, която има принос в изследването. "Би било по-странно, ако нашият анализ на данните не показва това."
Докато предишни проучвания са наблюдавали това охлаждане, никой не е използвал данни с такава продължителност и не е показал, че горната атмосфера се свива. Изследователите казват, че тези нови резултати повишават тяхната увереност в способността ни да моделираме сложните промени в горната атмосфера.
Екипът анализира как се променят температурата и налягането през 29 години, използвайки трите набора от данни, които обхващат летните небеса на Северния и Южния полюс. Те изследват участък от небето на 48 до 96 км над повърхността. На повечето височини мезосферата се охлажда с увеличаване на въглеродния диоксид. Този ефект означава, че височината на дадено атмосферно налягане намалява, когато въздухът се охлажда. С други думи, мезосферата се свива.
Средната атмосфера на Земята
Въпреки че това, което се случва в мезосферата, не оказва пряко въздействие върху хората, регионът е важен. Горната граница на мезосферата, на около 80 км над Земята, е мястото, където се намират най-ниските атмосферни температури. Освен това неутралната атмосфера започва да преминава към слабите, електрически заредени газове на йоносферата.
Още по-нагоре, на 240 км над повърхността, атмосферните газове причиняват съпротивлението, което издърпва спътниците извън орбитата. То също помага да се изчистят боклуците в космоса. Когато мезосферата се свие, останалата част от горната атмосфера отгоре потъва с нея. Когато атмосферата се свива, плъзгането на сателитите може да отслабне и да се стане по-малко за работещите спътници, а също така да оставя повече космически боклуци в ниска околоземна орбита.
Мезосферата е известна и със своите светещи сини ледени облаци. Те се наричат ноктилуцентни или полярни мезосферни облаци, наречени така, защото са в мезосферата и са склонни да се скупчват около Северния и Южния полюс. Облаците се образуват през лятото, когато в мезосферата са налице и трите съставки за образуването на тези облаците: водни пари, много ниски температури и прах от метеори, които изгарят в тази част на атмосферата. На 20 май над Северна Канада бяха забелязани ноктилуцентни облаци, с което бе дадено началото на сезона на ноктилуцентните облаци в Северното полукълбо.
Сезонът на ноктилуцентните облаци в Северното полукълбо е в рагара си, 6 юни - 18 юни 2021 г. Цветовете - от тъмно синьо до светло синьо и ярко бяло, показват албедото на облаците, което се отнася до количеството светлина, което повърхността отразява в сравнение с общата слънчева светлина, която пада върху нея. Нещата, които имат високо албедо, са ярки и отразяват много светлина. Нещата, които не отразяват много светлина, имат ниско албедо и са тъмни. Кредит: NASA / HU / VT / CU-LASP / AIM / Joy Ng
Тъй като облаците са чувствителни към температура и водни пари, те са полезен сигнал за промяна в мезосферата. "Ние разбираме физиката на тези облаци", каза Бейли. През последните десетилетия облаците привлякоха вниманието на учените, защото се държат странно. Те стават по-ярки, отдалечават се по-далеч от полюсите и се появяват по-рано от обикновено. И изглежда, че има повече от тях, отколкото през миналите години.
"Единственият начин, по който бихте очаквали такава промяна, е ако температурата се понижи и водните пари се увеличат", казва Ръсел. По-ниските температури и обилните водни пари са свързани и с изменението на климата в горните слоеве на атмосферата.
В момента Ръсел е главен изследовател на AIM, съкратено от Aeronomy of Ice in Meosphere - най-новият от трите спътника, от които са данните за изследването. Ръсел е бил лидер и във трите мисии на НАСА: AIM, инструмента SABER on TIMED (Термосфера, Йоносфера, Мезосфера Енергетика и Динамика) и инструмента HALOE на отдавна пенсионирания UARS (Upper Atmospherics Research Satellite).
TIMED и AIM стартираха съответно през 2001 и 2007 г. и двете все още работят. Мисията на UARS продължи от 1991 до 2005 г. "Винаги съм имал предвид, че ще можем да ги обединим в дългосрочно проучване на промените", каза Ръсел.
В бъдеще изследователите очакват по-поразителни прояви на ноктилуцентните облаци, които ще стигат все по-далеч от полюсите. Тъй като този анализ се фокусира върху полюсите през лятото, Бейли планира да изследва тези ефекти за по-дълги периоди от време и, следвайки облаците, да проучи по-широк участък от атмосферата.
