MAWINGU YA JUU ZAIDI DUNIANI YANASHUKA

Katika usiku wa majira ya joto, muda mrefu baada ya jua kutua, mawingu membamba yanaweza kung’aa sana katika anga la utusitusi. Yalielezwa kwa mara ya kwanza mwaka 1885, baada ya mlipuko mkubwa wa volkano ya Krakatoa mwaka 1883. Kwa kuwa bado yanamulikwa na Jua wakati ardhi iko gizani, lazima yaelee zaidi ya km 80 juu. Ikiwa yametengenezwa kwa barafu ya maji, kama inavyodhaniwa tangu 1912, hewa huko lazima iwe baridi kuliko kelvin 150. Haya ni mawingu yang’aayo usiku (noctilucent clouds), mawingu ya juu zaidi Duniani.

Kengele ya tahadhari katika anga la juu

Kwa muda mrefu yameshukiwa kubeba ishara ya tabianchi. Kuongezeka kwa dioksidi ya kaboni hupoza stratosfia na mesosfia, tabaka zilizo chini ya mawingu haya. Tabaka zilizopoa husinyaa: angahewa ya juu “hujikunja”, na mawingu, yaliyokaa juu yake, yanapaswa kushuka polepole. Modeli ya tabianchi ya eneo hili, LIMA/MIMAS, inatabiri hasa hivyo — mshuko unaoongeza kasi baada ya 1960, mara 6.5 haraka kuliko awali, huku dioksidi ya kaboni ikiongezeka kwa kasi zaidi na zaidi.

Kulijaribu hili ni vigumu. Mara ngapi mawingu haya huonekana kunategemea idadi ya watazamaji na hali ya hewa; mng’ao wake ulipimwa kwa vifaa visivyorekebishwa (uncalibrated). Hata hivyo, kimo chake kimepimwa tangu yalipogunduliwa. Mapitio ya awali hayakupata mwenendo ulio wazi: vimo hutawanyika kiasili kati ya km 79 na 85, zaidi ya mshuko unaotarajiwa.

Kulinganisha vitu vinavyolingana

Oleg Ugolnikov, wa Taasisi ya Utafiti wa Anga ya Chuo cha Sayansi cha Urusi (Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences), pamoja na wenzake huko Moscow na Kaliningrad, kwanza waliweka kanuni kali. Lidar za kisasa, zinazochunguza anga kwa mwanga wa leza, huona chembe ndogo za barafu zilizo juu katika tabaka la mawingu, ilhali picha huona chembe kubwa zaidi zilizo sehemu yake ya chini — hadi km 2 chini zaidi. Kwa hiyo mbinu moja tu inahesabika: upimaji wa pembetatu (triangulation), yaani kupiga picha wingu lilelile kutoka sehemu mbili au zaidi na kukokotoa kimo chake kutokana na kuhama kwa nafasi yake.

Pia waliacha tafiti zisizo sahihi. Ya kwanza kabisa, mwaka 1887, ilipata km 79, lakini watazamaji wake wawili walikuwa wametengana km 32.4 tu na muda wao ulilinganishwa kwa usahihi wa dakika tu, kiasi cha kutosha kusababisha makosa ya zaidi ya km 10. Timu inabakiza tu vituo vilivyotengana angalau km 40 vyenye muda sahihi: O. Jesse karibu na Berlin mwaka 1890-1891, C. Störmer karibu na Oslo mwaka 1932-1934, kisha Stockholm, Estonia, Latvia na Scotland, hadi umbali wa msingi (baseline) wa km 200 mwaka 1986.

Vimo vipya elfu ishirini

Tangu 2020, takriban kamera ishirini, nyingi zikiwa katika mtandao wa kiotomatiki wa Starvisor, zimetazama anga kati ya nyuzi 54 na 61 kaskazini. Zinafanya kazi katika vikundi vilivyotengana km 50 hadi 200, zikipiga hadi picha nne kwa dakika. Programu hukata kila eneo la mawingu kuwa vipande, huvioanisha kati ya kamera, na kukokotoa kimo na kasi yake. Matokeo: takriban vimo 20,000 vilivyopimwa kimoja kimoja.

Mbinu ya pili huvikagua kwa picha zilezile. Wingu linapoingia katika kivuli cha Dunia, kwanza hubadilika kuwa la buluu zaidi, mwanga wake wa jua unapopita kwenye tabaka la ozoni, kisha jekundu zaidi, mwanga huo unapopita katika angahewa ya chini. Muda wa mabadiliko haya ya rangi hutoa kimo chake. Baada ya kurekebisha athari ya ukungu wa chembe ndogo katika stratosfia, mbinu zote mbili zinakubaliana ndani ya km 0.18.

Kufumbua vidokezo

Kimo cha mawingu haya pia kinategemea msimu, saa ya usiku, mawimbi ya mwezi (lunar tides), latitudo na shughuli za Jua. Timu ilikadiria athari hizi zote kwa pamoja, kipimo kwa kipimo, kuanzia 1890 hadi 2026. Athari mbili tu zinajitokeza: msimu, mawingu yakiwa chini kabisa karibu tarehe 10 Julai, wiki chache baada ya solstisi (solstice), na mwenendo wa muda mrefu.

Mwenendo huo hupimwa kama sehemu K ya utabiri wa modeli: K = 1 inamaanisha modeli iko sahihi, K = 0 inamaanisha hakuna mwenendo. Ukadiriaji unatoa K = 0.52 ± 0.18 — mshuko uliogunduliwa kwa uhakika wa zaidi ya 99.5%, lakini nusu ya kile modeli inachotabiri. Leo, hiyo inamaanisha takriban km 1.2 kwa karne.

Ukaguzi rahisi unathibitisha hili. Kabla ya 2000, kimo cha wastani cha vipimo vyote kilikuwa km 82.52; katika miaka ya 2020 ni km 81.83. Mawingu yako km 0.69 chini zaidi, takriban nusu ya mshuko ambao modeli inatarajia tangu 1960.

Sehemu ya chini inashuka, ya juu inabaki

Jambo moja linajitokeza. Ukingo wa juu wa wigo wa vimo vya mawingu haya umesogea kidogo sana, iwe katika msimu au katika miongo. Ukingo wa chini umeshuka takriban mara mbili ya wastani — karibu na kasi inayotabiriwa na modeli.

Waandishi wanatarajia kwamba vipimo zaidi vya pembetatu vitaboresha usahihi wa kimo cha wastani cha leo, lakini mwenendo wenyewe utaendelea kuzuiliwa na idadi ndogo na usahihi mdogo wa vipimo vya zamani. Faida halisi, wanaandika, itakuja pale lidar, setilaiti na kamera zitakapokuwa zimetazama mawingu haya kwa muda wa kutosha katika karne ya 21.