Почему полушария Земли имеют одинаковую яркость, выяснили ученые

Программа НАСА «Аполлон» исследовала Луну, но она также помогла нам изучить и Землю, поскольку предоставила одни из первых изображений нашей планеты в высоком разрешении.

Фото из открытых источников / Фото Земли, полученное миссией Аполлон-17 / НАСА

Ученые ожидали, что два полушария Земли, северное и южное, будут иметь разницу в альбедо (количестве света, который они отражают). Это потому, что северное и южное полушария Земли сильно отличаются друг от друга. Южное полушарие в основном покрыто темными океанами, а северное полушарие содержит обширные участки суши, которые намного ярче, чем океаны.

Тем не менее, при наблюдении за Землей из космоса оба полушария кажутся одинаково яркими.

Эта симметрия яркости была загадкой более 50 лет. Но теперь новое исследование показывает, что альбедо примерно одинаковы из-за увеличения облачности и штормов в южном полушарии.

Фото из открытых источников / Глобальная карта облачности, основанная на данных, собранных исследовательским спутником Aqua за период с 2002 по 2015 год. Облака распределены неравномерно, и скорее сосредоточены в горячих точках / НАСА

«Было обнаружено, что альбедо облаков, возникающее в результате сильных штормов над Южным полушарием, является высокоточным компенсирующим фактором для большой площади суши в Северном полушарии, и, таким образом, симметрия сохраняется», - сказал Ор Хадас из Института Вейцмана в Канаде. «Это говорит о том, что штормы являются связующим фактором между яркостью поверхности Земли и яркостью облаков, решая загадку симметрии».

Хадас и соавтор Йохай Каспи проанализировали данные, которые включали данные об облаках, собранные в рамках программы НАСА CERES. Они также использовали данные ERA5, которая представляет собой глобальную базу данных о погоде, содержащую информацию, собранную с использованием различных источников как с воздуха, так и с земли, начиная с 1950 года.

На основе этих данных они использовали данные об облаках для перекрестной корреляции с информацией об интенсивности циклонов и антициклонов. Они обнаружили прямую связь между интенсивностью шторма и количеством облаков, образующихся вокруг шторма. В северном полушарии над океанами обычно бывают более слабые штормы, в то время как в южном полушарии были сильные или умеренные штормы.

Анализ их данных показал, что связь между интенсивностью штормов объясняет разницу в облачности между двумя полушариями, хотя площадь суши северного полушария примерно в два раза больше, чем в южном полушарии. Следовательно, повышенная облачность в южном полушарии объясняет сходство альбедо.

Кроме того, исследование команды дало оценку того, как изменение климата может изменить скорость отражения в будущем. Модели предсказывают, что глобальное потепление изменит частоту штормов как на севере, так и на юге, и некоторые предположили, что однажды мы сможем обнаружить разрыв в отражательной способности между двумя полушариями.

Но это исследование показывает много неопределенности в этом направлении мышления.

«Пока невозможно с уверенностью определить, нарушится ли симметрия перед лицом глобального потепления», - сказал Каспи. «Поскольку глобальное потепление продолжается, геоинженерные решения станут жизненно важными для продолжения человеческой жизни. Я надеюсь, что лучшее понимание основных климатических явлений, таких как симметрия альбедо полушария, поможет в разработке этих решений».

Это исследование опубликовано в National Academy of Sciences.