Підніми погляд. Ні, не туди. Подивися * вище *.
Далеко там, вище зони погоди, там, де не літають літаки, атмосфера стає холоднішою. Рівно, невідворотно та стрімко. А чи у нас під ногами? Стає спекотно. Не просто тепло. Спекотно.
Це звучить як протиріччя. Чому одна частина Землі охолоджується, поки інша перетворюється на духовку? Вчені знали про цю тенденцію. Десятки років даних це підтверджували. Однак фізика, що стоїть за цим процесом, залишалася туманною.
Наразі дослідники з Колумбійського університету, схоже, розгадали цей механізм.
Механізм простий, нещадний і ефективний
Вуглекислий газ затримує тепло. Це головний висновок, який нам добре відомий. Він діє як ковдра, утримуючи інфрачервоне випромінювання біля поверхні, зберігаючи тропосферу (де ми живемо) у теплі.
Але ковдри працюють інакше у космосі.
У стратосфері (приблизно на висоті від 11 до 50 км) CO₂ не утримує тепло, а розсіює його. Він поглинає тепло з нижніх шарів та випромінює його в порожнечу.
Більше CO₂? Більше випромінювання йде у космос. Шар остигає.
«Це пояснює явище, що є відбитком кліматичних змін… яке досі був остаточно зрозуміло». – Роберт Пінкус
Цифри говорять самі за себе. З 1980-х років температура впала на два градуси за Цельсієм. Це величезна величина. Природні коливання не могли такого впливу. Викиди, викликані діяльністю людини, посилили це охолодження вдесятеро.
«Золота середина» втрати тепла
Чому ми не могли точно це розрахувати раніше? Старі теорії були розумними, але якісними припущеннями. Сюкуро Манабе пророкував це ще у 60-х роках (гідна Нобелівської премії робота, заслужена ним). Але як саме молекули виконували цей трюк? Це залишалося розмитим.
Шон Коен та його команда створили математичну модель. Вони налаштовували її, ламали, лагодили та порівнювали свої рівняння з даними реальних датчиків та симуляціями суперкомп’ютерів.
Один чинник вискочив першому плані.
Інфрачервоне світло.
Не все інфрачервоне випромінювання однаково. Різні довжини хвиль поширюються по-різному. Команда Коена знайшла певний діапазон – “зону золотої середини”, де CO₂ стає неймовірно ефективним у викиді тепла назад у космос. У міру зростання концентрації CO2 ця зона розширюється. Поліпшується відведення тепла. Небо стає холоднішим.
Чи допомагають озон і водяна пара? Чи навряд. Їхня роль в охолодженні стратосфери незначна порівняно з CO₂.
Охолодження нагорі посилює спеку внизу
Ось поворот сюжету. Або пастка.
Коли стратосфера скидає тепло, весь земний простір в цілому зберігає більше тепла. Як це можливо?
Холодне повітря утримує менше енергії. Охолоджена стратосфера стає менш потужним випромінювачем. Вона надсилає в космос менше енергії, ніж раніше. Ця «втрачена» енергія залишається у системі. Вона накопичується ближче до поверхні.
Щоразу, коли кількість CO₂ подвоюється? На верхівці стратосфери (стратопauze) спостерігається охолодження приблизно на 8 градусів. Але ж нижче? Пастка затягується.
Таким чином, механізм, що заморожує високі небо, також є частиною причини, через яку поверхня горить. Замкнутий цикл зворотного зв’язку. Витончений і лякаючий.
Чи це пов’язано з доказом того, що потепління існує?
Ні.
Ніхто більше не сперечається про температурні тенденції. Ця стаття не про це. Йдеться про “точність”. Йдеться про розуміння механізму.
«Це справді говорить нам у тому, що є сутнісним».
Коен каже, що модель може застосовуватись і в інших місцях. Юпітер. Екзопланети. Світові місця з іншими газами. Якщо ви знаєте правила світла та тепла, ви можете прочитати будь-яку атмосферу.
Наразі правила зрозумілі. CO₂ росте. Верхнє повітря остигає. Ми стаємо спекотнішими.
Математика сходиться.
Що залишається незрозумілим? Коли інші частини атмосфери вирішать дотримуватися тих самих правил.
