Пара новых спутников NASA размером с обувную коробку поможет разгадать атмосферную тайну, которая не давала покоя ученым в течение многих лет: как поведение облаков и водяного пара в полярных регионах Земли влияет на климат нашей планеты. Первый спутник CubeSat в рамках миссии НАСА Polar Radiant Energy в рамках эксперимента в дальнем инфракрасном диапазоне (PREFIRE) был запущен из Новой Зеландии в субботу, 25 мая. Запуск второго спутника PREFIRE CubeSat запланирован на субботу, 1 июня, а стартовое окно откроется в 15:00 по североамериканскому времени (11:00 по восточному времени, пятница, 31 мая). Миссия будет измерять количество тепла, которое Земля выделяет в космос из двух самых холодных и отдаленных регионов планеты. Данные PREFIRE улучшат компьютерные модели, которые исследователи используют для прогнозирования того, как изменятся лед, моря и погода на Земле в условиях потепления.
Земля поглощает много солнечной энергии в тропиках, а погода и океанские течения переносят это тепло к полюсам (которые получают гораздо меньше солнечного света). Лед, снег и облака - среди прочих составляющих полярной среды - излучают часть этого тепла в космос, в основном в виде дальнего инфракрасного излучения. Разница между количеством тепла, поглощаемого Землей в тропиках, и количеством тепла, излучаемого Арктикой и Антарктикой, оказывает ключевое влияние на температуру планеты, помогая управлять динамическими системами климата и погоды. Но излучение в дальнем инфракрасном диапазоне на полюсах никогда систематически не измерялось. Вот тут-то и пригодится PREFIRE. Миссия поможет исследователям получить более четкое представление о том, когда и где полярные области Земли излучают в космос дальнее инфракрасное излучение, а также о том, как атмосферные водяные пары и облака влияют на количество выходящего излучения.
Облака и водяной пар могут задерживать дальнее инфракрасное излучение на Земле, тем самым повышая глобальные температуры, что является частью парникового эффекта. "Очень важно правильно оценить влияние облаков, если мы хотим точно смоделировать климат Земли", - сказал Тристан Л'Экюйер, профессор Университета Висконсин-Мэдисон и главный исследователь PREFIRE. Облака и водяной пар на полюсах Земли действуют как окна в летний день: Ясный, относительно сухой день в Арктике подобен открытию окна, чтобы выпустить тепло из душной комнаты. Облачный, относительно влажный день удерживает тепло, как закрытое окно. Типы облаков и высота, на которой они образуются, влияют на то, сколько тепла удерживается в полярной атмосфере. Облака на низкой высоте, состоящие в основном из капель воды, как правило, обладают охлаждающим эффектом, похожим на тонированное стекло. Облака на больших высотах, состоящие в основном из частиц льда, легче поглощают тепло, создавая эффект потепления. Поскольку облака на средних высотах могут содержать различное количество капель воды и частиц льда, они могут оказывать как согревающее, так и охлаждающее действие. Но облака, как известно, трудно изучать: они состоят из микроскопических частиц, которые могут перемещаться и изменяться в течение нескольких секунд или часов.
Когда идет дождь или снег, происходит сильное перераспределение воды и энергии, что может полностью изменить характер облаков. Эти постоянно меняющиеся факторы усложняют задачу реалистичного учета поведения облаков в климатических моделях, которые пытаются спрогнозировать глобальные климатические сценарии. Несоответствия в том, как различные климатические модели представляют облака, могут означать разницу между прогнозами потепления на 5 или 10 градусов по Фаренгейту (3 или 6 градусов по Цельсию). Миссия PREFIRE направлена на уменьшение этой неопределенности. Тепловой инфракрасный спектрометр на каждом космическом аппарате будет выполнять важные измерения длин волн света в дальнем инфракрасном диапазоне. Приборы смогут обнаруживать облака, в основном невидимые для других типов оптических приборов. А приборы PREFIRE будут достаточно чувствительны, чтобы определить приблизительный размер частиц и отличить капли жидкости от частиц льда. "PREFIRE позволит нам по-новому взглянуть на облака", - сказал Брайан Кан, специалист по атмосфере из Лаборатории реактивного движения НАСА и член научной команды PREFIRE. "Мы не совсем уверены в том, что увидим, и это действительно захватывающе".
