САМЫЕ ВЫСОКИЕ ОБЛАКА ЗЕМЛИ ОПУСКАЮТСЯ

Летними ночами, долго после заката, на сумеречном небе могут ярко сиять тонкие облака. Впервые их описали в 1885 году, после великого извержения Кракатау в 1883 году. Поскольку их всё ещё освещает Солнце, когда земля уже погружена во тьму, они должны находиться на высоте больше 80 км. Если они состоят из водяного льда, как предполагается с 1912 года, воздух там должен быть холоднее 150 кельвинов. Это серебристые облака — самые высокие облака на Земле.

Канарейка в верхних слоях воздуха

Давно подозревают, что они несут климатический сигнал. Растущее количество углекислого газа охлаждает стратосферу и мезосферу — слои под облаками. Охлаждённые слои сжимаются: верхняя атмосфера «усаживается», и облака, сидящие на её вершине, должны медленно опускаться. Климатическая модель этой области, LIMA/MIMAS, предсказывает именно это — снижение, которое после 1960 года ускоряется в 6,5 раза по сравнению с прежним, поскольку углекислый газ растёт всё быстрее.

Проверить это трудно. То, как часто появляются облака, зависит от числа наблюдателей и от погоды; их яркость измеряли некалиброванными приборами. Зато их высоту измеряют с момента их открытия. Прежние обзоры не находили явного тренда: высоты естественным образом разбросаны между 79 и 85 км — больше, чем ожидаемое снижение.

Сравнивать сопоставимое

Олег Угольников (Oleg Ugolnikov) из Института космических исследований Российской академии наук и коллеги из Москвы и Калининграда прежде всего установили строгие правила. Современные лидары, зондирующие небо лазерным светом, видят крошечные ледяные частицы высоко в облачном слое, тогда как фотографии видят самые крупные частицы у его нижней границы — до 2 км ниже. Поэтому учитывается только одна методика: триангуляция, то есть фотографирование одного и того же облака из двух или более мест и вычисление его высоты по смещению его положения.

Кроме того, исследователи отбросили неточные съёмки. Самая первая, в 1887 году, дала 79 км, но два её наблюдателя находились всего в 32,4 км друг от друга и были синхронизированы с точностью до минут, чего достаточно для ошибок больше 10 км. Команда оставляет только пункты, разнесённые не меньше чем на 40 км, с точной синхронизацией: О. Йессе (O. Jesse) под Берлином в 1890–1891 годах, К. Стёрмер (C. Störmer) под Осло в 1932–1934 годах, затем Стокгольм, Эстония, Латвия и Шотландия — вплоть до базы в 200 км в 1986 году.

Двадцать тысяч новых высот

С 2020 года около двадцати камер, большинство из которых входит в автоматическую сеть Starvisor, наблюдают небо между 54 и 61 градусами северной широты. Они работают группами, разнесёнными на 50–200 км, и делают до четырёх снимков в минуту. Программа разрезает каждое поле облаков на фрагменты, сопоставляет их между камерами и вычисляет их высоту и скорость. Итог — около 20 000 отдельных высот.

Второй метод проверяет их по тем же снимкам. Когда облако уходит в тень Земли, оно сначала становится голубее — когда освещающий его солнечный свет проходит через озоновый слой, — а затем краснее, когда этот свет проходит через нижнюю атмосферу. Момент этих смен цвета даёт его высоту. После поправки на дымку из мелких частиц в стратосфере оба метода согласуются с точностью до 0,18 км.

Распутывая улики

Высота этих облаков зависит также от сезона, времени ночи, лунных приливов, широты и солнечной активности. Команда подогнала все эти факторы одновременно, измерение за измерением, с 1890 по 2026 год. Выделяются лишь два эффекта: сезон — самые низкие облака бывают около 10 июля, через несколько недель после солнцестояния, — и долгосрочный тренд.

Этот тренд измеряется как доля K от предсказания модели: K = 1 означает, что модель права, K = 0 — что тренда нет. Подгонка даёт K = 0,52 ± 0,18 — снижение, обнаруженное с достоверностью более 99,5%, но составляющее лишь половину того, что предсказывает модель. Сегодня это означает примерно 1,2 км за столетие.

Простая проверка это подтверждает. До 2000 года средняя высота по всем измерениям составляла 82,52 км; в 2020-е годы — 81,83 км. Облака находятся на 0,69 км ниже — примерно половина снижения, которого модель ожидает с 1960 года.

Низ опускается, верх держится

Выделяется одна деталь. Верхняя граница диапазона высот облаков почти не сдвинулась — ни в течение сезона, ни за десятилетия. Нижняя граница опустилась примерно вдвое сильнее, чем средняя, — близко к темпу, который предсказывает модель.

Авторы ожидают, что дальнейшая триангуляция уточнит сегодняшнюю среднюю высоту, но сам тренд по-прежнему будет ограничен малым числом и скромной точностью старых измерений. Настоящий выигрыш, пишут они, придёт, когда лидары, спутники и камеры будут наблюдать за облаками в XXI веке достаточно долго.