Mật độ thấp kỉ lục trong 43 năm qua của khí quyển tầng trên

Một đội khoa học ở Phòng nghiên cứu Hải quân (NRL) và Đại học George Mason cho biết khí quyển tầng cao của Trái đất gần đây đã chịu mật độ thấp nhất trong 43 năm. Đội nghiên cứu đã công bố các kết quả của họ trong một bài báo mang tiêu đề “Mật độ nhiệt khí quyển thấp kỉ lục trong kì cực tiểu mặt trời 2008” đăng trên tạp chí Geophysical Research Letters số tháng 6/2010.

Đội khoa học gồm tiến sĩ John Emmert và tiến sĩ Judith Lean ở Phân viện Khoa học Vũ trụ thuộc NRL và tiến sĩ Michael Picone ở Đại học George Mason, đang nghiên cứu tầng trên khí quyển của Trái đất ở giữa cao độ 200 và 600 km. Mặc dù mật độ không khí ở những độ cao này chỉ bằng một phần tỉ của mật độ không khí tại mặt đất, nhưng nó cung cấp lực kéo theo đối với các vật thể bay Quỹ đạo Trái đất Tầm thấp (LEO) làm cho chúng từ từ đi trở vào trong khí quyển. “Một hệ quả thực tiễn của kết quả mới quan trọng này là các vệ tinh LEO, kể cả các mảnh vỡ, có thể vẫn ở trong quỹ đạo lâu hơn người ta trông đợi”, Emmert giải thích.

alt

Tầng trên khí quyển

Để mô tả các kết quả của họ, các nhà nghiên cứu trình bày rằng mật độ không khí tạo các cao độ quỹ đạo vệ tinh rốt cuộc có liên quan đến nhiệt độ của tầng cao khí quyển. Một bầu khí quyển trên cao nóng hơn sẽ giãn nở theo chiều thẳng đứng và làm tăng mật độ không khí tại một cao độ cho trước. Hai yếu tố chính chi phối nhiệt độ khí quyển trên cao là sự tỏa nhiệt qua hấp thụ bức xạ tử ngoại (UV) từ Mặt trời đến, và sự lạnh đi qua sự phát khải hồng ngoại CO₂.

Mặt trời đã im ắng bất thường trong kì cực tiểu mặt trời kéo dài 2007 – 2009, và đội nghiên cứu nhận thấy sự suy giảm đi cùng trong sự tỏa nhiệt UV mặt trời có thể phần nào giải thích sự suy giảm mật độ. Việc tăng nồng độ CO₂ ở gần mặt đất có khả năng dẫn hướng cho chúng đi vào khí quyển trên cao và do đó làm tăng hiệu quả làm nguội khí quyển trên cao. Tuy nhiên, hiện nay không rõ là sự kết hợp tỏa nhiệt UV mặt trời suy giảm và sự nguội đi do CO₂ tăng cường có thể giải thích trọn vẹn chọ sự xuất hiện của mật độ nhiệt khí quyển thấp bất thường trên hay không, nhưng các nhà nghiên cứu cho rằng các biến đổi hóa học và thành phần khí quyển trên cao cũng có thể góp phần cho mật độ thấp kỉ lục này.