Великолепие солнечного затмения уникально для нашего мира — нигде больше в солнечной системе луна планеты так идеально не блокирует солнечный свет. Быстрая и мимолётная темнота этих событий влияет на многие вещи на Земле, включая поведение животных и волны в ионосфере. Теперь исследователи обнаружили, что кучево-облачный покров смог уменьшиться в среднем более чем в 4 раза, когда тень Луны прошла над Землёй во время недавнего кольцевого затмения. Впоследствии команда специалистов предложила извлечь важные уроки из этого малоизученного аспекта солнечных затмений для усилий геоинженерии, направленных на блокирование солнечного света.
Эксперименты в небе
Солнечные затмения происходят от 2 до 5 раз в год, и эти события предоставляют отличные возможности для научных исследований, сказал Виктор Дж. Х. Трис (Victor J. H. Trees), геолог из Технологического университета Делфта в Нидерландах.
«Солнечные затмения — уникальные эксперименты», — сказал специалист.
По его словам, они позволяют исследователям изучать, что происходит, когда солнечный свет быстро перекрывается.
«Это сильно отличается от обычного цикла день-ночь.»
Недавно Трис и его коллеги проанализировали данные об облачном покрове, полученные во время кольцевого затмения 2005 года, видимого в некоторых частях Европы и Африки. Они изучили видимые и инфракрасные изображения, собранные двумя геостационарными спутниками, управляемыми Европейской организацией по эксплуатации метеорологических спутников. По словам Триса, полёт в космос стал ключевым фактором.
«Если вы действительно хотите количественно оценить, как ведут себя облака и как они реагируют на солнечное затмение, полезно изучать большую территорию. Вот почему мы захотели посмотреть из космоса.»
Исследователи сосредоточились на квадратной области, охватывающей 5% как по широте, так и по долготе, с центром над Южным Суданом. С высоты птичьего полёта они отслеживали эволюцию облаков в течение нескольких часов до затмения, во время затмения и в течение нескольких часов после него.
Прощай, солнце; до свидания, облака
Степень затемнения солнца сильно повлияла на низкоуровневые кучевые облака, которые, как правило, достигают максимума на высотах около 2 километров (1,2 мили). Облачность начала уменьшаться, когда около 15% поверхности солнца было закрыто, примерно через 30 минут после начала затмения. Снова облака начали возвращаться только примерно через 50 минут после максимального затемнения. И в то время как типичный облачный покров колебался около 40% в условиях отсутствия затмения, во время максимального затемнения облаками было покрыто менее 10% неба, отметила команда.
«В больших масштабах кучевые облака начали исчезать», — сказал Трис.
Чтобы разобраться в физике своих наблюдений, Трис и его коллеги собрали данные о температуре поверхности земли с одних и тех же двух геостационарных спутников. По словам Триса, температура земли имеет значение, когда речь идёт о кучевых облаках, поскольку они достаточно низкие, чтобы на них существенно влияло всё, что происходит на поверхности Земли.
Неудивительно, что температура поверхности суши упала по мере того, как Луна всё больше закрывала солнечный свет.
«Мы знали, что даже небольшие изменения солнечного излучения влияют на температуру поверхности земли», — сказал Вирендра Гейт (Virendra Ghate), специалист по атмосфере из Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, штат Иллинойс, не участвовавшая в исследовании.
Учёные оценили максимальное изменение температуры поверхности земли почти на 6 °C во время затмения 2005 года. Они также обнаружили, что температура поверхности уменьшалась синхронно с увеличением степени затемнения, без каких-либо значительных временных задержек. Это согласуется с наблюдениями, сделанными во время других солнечных затмений.
Следуя за жарой
Исследователи пришли к выводу, что выраженное снижение температуры поверхности суши во время солнечного затмения является причиной изменений в кучевом облачном покрове. Это логично, сказал Гейт, потому что кучевые облака образуются, когда относительно тёплый и влажный воздух поднимается с поверхности Земли, охлаждается и в конечном итоге конденсируется в облачные капли. По его словам, когда температура поверхности земли снижается, у поверхности Земли возникает меньший температурный градиент и, следовательно, меньшая сила, поднимающая воздух, образующий облака, вверх.
«У вас нет источника плавучести», — отметил эксперт.
Задержки, которые наблюдали Трис и его коллеги — между началом затмения и тем, когда облака начали рассеиваться, а также между временем максимального затемнения и тем, когда облака начали возвращаться, — также раскрывают кое-что о так называемом пограничном слое, самом низком уровне атмосферы Земли. По словам Триса, каждая из этих задержек имеет физическое значение.
«Это демонстрирует нам то, насколько быстро поднимается воздух.»
По мнению Триса и его сотрудников, эти новые открытия не только проливают свет на физику рассеивания облаков во время солнечных затмений, но и имеют значение для будущих геоинженерных усилий. В настоящее время ведутся дискуссии о смягчении последствий изменения климата путём, например, засеивания атмосферы аэрозолями или запуска в космос солнечных отражателей, чтобы предотвратить попадание части солнечного света на Землю. Исследователи согласны с тем, что такая геоинженерия обещает охладить нашу планету, и её последствия в значительной степени не изучены и могут быть широкомасштабными и необратимыми.
Эти новые результаты предполагают, что облачный покров может уменьшиться в результате усилий геоинженерии, связанных с затемнением Солнца. И поскольку облака отражают солнечный свет, эффективность любых усилий может соответственно снизиться, сказал Трис. Исследователи пришли к выводу, что этот эффект необходимо учитывать при рассмотрении различных вариантов.
