Недавно обнаруженная линия симметрии разделяет Землю на полушария

Фото из открытых источников

Ученые обнаружили ранее незамеченную линию симметрии, которая делит Землю на Восточное и Западное полушария. Каждое из этих полушарий, по-видимому, отражает одинаковое количество солнечного света обратно в космос, потенциально играя важную роль в климате планеты. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Ученые-атмосферологи давно знают, что Северное и Южное полушария отражают в космос примерно одинаковое количество солнечного света. Этот загадочный факт известен как симметрия альбедо полушарий и наблюдается, несмотря на то, что в полушариях разные материки и погодные условия. Точное механистическое объяснение того, как симметрия север-юг обеспечивает этот баланс, остается загадкой для ученых, хотя они предполагают, что более облачное небо в Южном полушарии компенсирует обширные материки и антропогенные аэрозоли в Северном полушарии.

Однако, исследуя вопрос о наличии на Земле других, ранее не упоминавшихся осей равновесия, Цзяньхао Чжан из Национального управления океанических и атмосферных исследований США и его коллеги обнаружили еще одну линию симметрии. Эта линия проходит вдоль меридианов 27° восточной долготы и 153° западной долготы, через Европу, Турцию, Африку и Аляску, разделяя планету на две половины, отражающие примерно одинаковое количество солнечного света.

Чжан и его коллеги сделали это открытие, используя данные, собранные за 25 лет непрерывного наблюдения с 2001 по 2025 год со спутников CERES НАСА. Данные относятся к количеству солнечной энергии, отражаемой в космос. Климат определяется тем, сколько солнечного света поглощается Землей или излучается обратно из атмосферы. Сумма этих данных известна как радиационный баланс Земли (РБ); когда он находится в равновесии, средняя температура планеты остается стабильной, но когда он нарушается, происходят изменения климата и глобальное потепление.  

Используя эти данные, команда определила различные категории альбедо, включая количество солнечного света, отражаемого свободными ото льда океанами, и количество солнечного света, отражаемого сушей. Затем они проверили эти категории, сопоставив их с климатическими моделями, после чего разделили планету на различные участки по широте, чтобы изучить, как свет отражается в разных точках.

Именно здесь они открыли новые Восточное и Западное полушария, основываясь на почти одинаковом количестве отраженного солнечного излучения. В этих двух половинах почти одинаковое количество свободной ото льда воды, схожий облачный покров и почти одинаковое количество солнечной радиации, отражаемой безоблачным небом.

Поначалу Чжан отнёсся к открытию скептически; в конце концов, планета представляет собой в основном сферу, поэтому, если её разрезать, легко можно найти две равные половины. Но этот скептицизм был недолгим.

«Меня – и в конечном итоге научное сообщество – убедило в том, что эта симметрия Восток-Запад в корне нетривиальна, и это объясняется тремя ключевыми особенностями: ее уникальностью, ее устойчивостью и тем, что мы назвали ее „тройной симметрией“», – поясняет Чжан.

Эта тройная симметрия связана, во-первых, с её уникальностью. Это единственная линия, где такое равновесие достигается в направлении Восток-Запад. Во-вторых, симметрия устойчива, поскольку она не меняется по всему земному шару с течением времени — она остаётся неизменной на отметке 27°E с 2001 года, когда были впервые собраны данные. В-третьих, и это наиболее важно, две половины планеты имеют почти идентичное покрытие свободных ото льда океанов и суши, что позволяет компонентам безоблачного и облачного неба эффективно уравновешиваться друг с другом.

Чжан и его команда считают, что механизмом, определяющим это равновесие, является явление Эль-Ниньо — Южное колебание (ENSO).

«Когда мы проанализировали небольшие ежегодные колебания точной долготы этой симметрии, мы обнаружили статистически значимую корреляцию с данными ENSO. Наша рабочая гипотеза заключается в том, что циркуляция Уокера — крупномасштабная атмосферная опрокидывающая циркуляция, связывающая облачные системы в тропической части Тихого океана и за его пределами, — действует как мощный планетарный механизм адаптации», — написал Чжан. «В годы Ла-Нинья Восточное полушарие отражает немного больше солнечного света; во время Эль-Ниньо лидирует Западное полушарие. Постоянные изменения циркуляции Уокера приводят к реорганизации облачности и отраженного солнечного света, по сути, закрепляя долгосрочную симметрию на 27° восточной долготы».

Это открытие, отнюдь не являющееся просто интересной мелочью, имеет важное значение для климатологии. Симметрия «восток-запад» предлагает ученым новый способ проверки существующих и будущих климатических моделей. Точная модель должна воспроизводить не только общее количество отраженного солнечного света на 27° в.д., но и компоненты облачности и неба, а также долю океана под ними. Таким образом, эта новая симметрия предоставляет способ «проверки адекватности» моделей.

Кроме того, новые результаты предостерегают от климатических вмешательств, таких как солнечная геоинженерия. Симметрия Восток-Запад еще раз демонстрирует, насколько сложен и тесно взаимосвязан климат Земли. Если мы будем вмешиваться в радиационный баланс Земли, мы рискуем изменить его в худшую сторону.