Это свечение возникает из-за взаимодействия космических лучей с частицами в атмосфере, такими как кислород, азот и другие. Оно делает ночное небо не совсем темным, даже когда нет луны или звезд. Но оказалось, что это свечение может меняться из-за другого явления — внезапного стратосферного потепления. Это когда температура в стратосфере (на высоте около 30 километров) резко повышается на десятки градусов всего за несколько дней. Такие потепления случаются примерно раз в полтора года в Северном полушарии и гораздо реже — в Южном.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Advances in Space Research.

Исследователи из нескольких институтов Сибири решили изучить, как эти потепления влияют на свечение атмосферы. Они выбрали Сибирь, потому что здесь такие явления происходят чаще, но их влияние на верхние слои атмосферы изучено мало. Ученые использовали специальные приборы, чтобы наблюдать за свечением на разных высотах. Например, в Бурятии они установили интерферометр, который измерял зеленое свечение кислорода на высоте 90–100 километров. В Якутии другой прибор фиксировал инфракрасное свечение гидроксила на высоте 80–85 километров. Кроме того, данные собирал спутник NASA, который следил за температурой и концентрацией кислорода по всему земному шару.

Ученые наблюдали за изменениями в течение 15 дней до и после потепления и проанализировали 17 таких событий. Они заметили, что перед пиком потепления зеленое свечение кислорода становится ярче, но в момент максимального потепления резко слабеет. Оказалось, что слои свечения сначала становятся тоньше и опускаются ниже, а потом снова поднимаются, но уже на другую высоту. Это происходит из-за того, что воздух в атмосфере «дышит» — сжимается и расширяется под действием ветров.

Эти наблюдения показали, что внезапные стратосферные потепления влияют на верхние слои атмосферы гораздо сильнее, чем думали раньше. Они вызывают волновые процессы, которые меняют температуру и яркость свечения. Это важно не только для науки, но и для практики — например, для прогнозирования космической погоды, которая влияет на запуски спутников.

Наши результаты помогают лучше понять, как стратосферные потепления влияют на атмосферу. Это важно для прогнозов космической погоды. В будущем мы планируем изучить, как эти процессы работают в масштабе всей планеты, — говорит Ольга Зоркальцева, старший научный сотрудник Института солнечно-земной физики.

Ранее ученые заявили, что атмосфера на Земле зародилась за пределами нашей планеты.

Фото: Обсерватория, где установлен интерферометр Фабри-Перо. Источник: Ольга Зоркальцева.