Дым над Орегоном: как лесные пожары влияют на наблюдения МКС

Когда вы смотрите на ночное небо в ожидании пролёта Международной космической станции, кажется, будто атмосфера над головой — это абсолютно прозрачное окно. Однако масштабные природные явления на поверхности Земли кардинально меняют эту картину. Волна лесных пожаров, вызванная сухими грозами, накрыла штат Орегон густой пеленой дыма. За этим экстремальным событием внимательно следят с околоземной орбиты: оно меняет как обзор для космонавтов в космосе, так и условия наблюдений для любителей астрономии на Земле.

Что произошло

Тихоокеанский Северо-Запад США вновь стал ареной серьёзного экологического кризиса. За последние недели продолжительная летняя засуха снизила влажность растительного покрова до критического минимума, превратив лесные массивы в центральной и восточной частях штата Орегон в легковоспламеняющееся топливо. Искрой, вызвавшей бедствие, стала череда «сухих гроз» — метеорологических явлений, сопровождающихся высокой грозовой активностью, при которых осадки почти полностью испаряются, не долетая до земли из-за низкой относительной влажности нижних слоёв воздуха.

В результате десятки ударов молний одновременно вызвали множественные очаги возгорания в труднодоступных районах со сложным рельефом. Стремительное распространение пламени свело на нет первые попытки локализации, породив огромные столбы дыма, которые выбросили в атмосферу тысячи тонн твёрдых частиц, пепла и газов.

Как сообщает НАСА в рамках своих программ мониторинга стихийных бедствий, шлейфы дыма в Орегоне слились в гигантское серое покрывало, протянувшееся на сотни километров. Эта колоссальная взвесь не только затянула небо над городами и сельскими районами на северо-западе США, но и была отчётливо зафиксирована мультиспектральными датчиками экологических спутников, а также приборами дистанционного зондирования Земли, установленными на Международной космической станции.

Почему это важно

Последствия событий такого масштаба выходят далеко за рамки трагической гибели лесов и разрушения местных экосистем. С точки зрения атмосферной физики и орбитальных исследований, масштабный выброс аэрозолей в тропосферу запускает цепную реакцию, влияющую на региональный климат сложными путями, о которых редко рассказывают подробно.

Во-первых, плотные слои дыма изменяют радиационный баланс Земли за счёт так называемого эффекта глобального затемнения на региональном уровне. Взвешенные в атмосфере частицы сажи и пепла отражают значительную часть падающего солнечного излучения обратно в космос, что может приводить к временному понижению температуры у поверхности. Однако на средних высотах те же частицы поглощают тепловое излучение, нагревая слой воздуха, в котором находятся. Это вызывает выраженную температурную инверсию, удерживающую холодный неподвижный воздух у земли, что препятствует естественному проветриванию и приводит к росту концентрации загрязняющих веществ до опасных для здоровья значений.

Во-вторых, при достаточной интенсивности пожаров тепловая энергия порождает столь мощные восходящие потоки, что они формируют пирокучево-дождевые облака (pyrocumulonimbus). Подобные порождённые огнём штормы работают как гигантские дымовые трубы, способные забрасывать дым напрямую в нижнюю стратосферу — на высоту более 10–12 километров. Попав туда, дым уже не вымывается обычными дождями и может циркулировать вокруг планеты месяцами, снижая прозрачность атмосферы в глобальном масштабе.

Именно здесь наблюдения из космоса становятся незаменимыми. В то время как наземные тепловые радары ограничены рельефом местности, инфракрасное дистанционное зондирование с низкой околоземной орбиты фиксирует тепловые аномалии в реальном времени. Это позволяет картографировать продвижение фронта огня сквозь густую пелену дыма, координировать работу пожарных расчётов на земле и снабжать данными компьютерные модели, прогнозирующие перемещение токсичного шлейфа на ближайшие часы.

Что можно увидеть на небе

Для тех из нас, кто следит за Международной космической станцией с поверхности Земли, подобные явления напрямую влияют на ночные наблюдения. Прямо сейчас, по данным нашего трекера орбиты, МКС летит на высоте 439 км с головокружительной скоростью 27528 км/ч. При таких параметрах станции требуется всего около 90 минут, чтобы совершить полный оборот вокруг Земли.

Для экипажа на борту станции пролёт над охваченным огнём регионом открывает потрясающий и пугающий вид. Через иллюминаторы обзорного купола орбитального комплекса космонавты и астронавты не только делают снимки высокого разрешения в помощь наземным службам, но и в реальном времени наблюдают, как пелена дыма простирается вдоль изгиба планеты.

Но как это отражается на вас, если вы наблюдаете за станцией с Земли? Когда масштабный шлейф дыма переносится преобладающими ветрами в верхних слоях атмосферы, его оптическое влияние на ночное небо может ощущаться за тысячи километров от самих пожаров. Аэрозольные частицы вызывают явление, известное как рассеяние Ми, которое меняет характер распространения проходящего через атмосферу света.

Если вы проверите, во сколько МКС пролетает над вашим городом в период задымления верхних слоёв атмосферы, вы заметите два основных эффекта, влияющих на яркость орбитальной лаборатории:

• Оптическая экстинкция и снижение яркости: Дым поглощает и рассеивает солнечный свет, отражённый солнечными батареями МКС, из-за чего светящаяся точка кажется менее яркой, чем показывают стандартные астрономические расчёты.
• Изменение оттенка: Подобно тому, как это происходит на закате, частицы пепла сильнее рассеивают короткие волны (синий спектр) и пропускают более длинные (красные и оранжевые). Поэтому, проходя через зону высотного задымления, МКС может приобрести характерный тёплый или золотистый оттенок вместо привычного ярко-белого.

Наблюдение за пролётом Международной космической станции по небу, изменившемуся под влиянием земных процессов, — захватывающее напоминание о тесной связи атмосферы и космоса. Чтобы не пропустить появление станции и в прямом эфире узнать, когда она будет пролетать над вами, загляните в наш трекер в реальном времени и спланируйте свои следующие наблюдения.