Мониторинг климата Земли с поверхности Луны в эпоху глубокого похолодания

Тренд изменения величины солнечной постоянной квазидвухвекового цикла с ~1990 г. принял отрицательные значения с ожидаемым началом фазы глубокого минимума в 2043±11 г. Земля стала получать меньше солнечной энергии, а как ещё неуспевшая соответственно остыть благодаря термической инерции океанов, отдает и далее в течение всей фазы спада квазидвухвекового цикла будет отдавать бόльшую энергию излучением в космос, чем получает. Долговременное отрицательное отклонение среднегодового энергетического бюджета Земли от равновесного состояния после фазы максимума 24 цикла привело к наступлению квазивековой эпохи нового Малого ледникового периода (Абдусаматов, 2017; Nils-Axel, 2015). Начало фазы глубокого похолодания ожидается в 2060±11 г. Поэтому необходим непрерывный надежный контроль разности между среднегодовыми количествами поступающей на внешние слои атмосферы энергией солнечного излучения и уходящих от планеты обратно в космическое пространство суммарных энергий отраженной планетой ее доли и собственного теплового излучения с погрешностью ≈0.1% (Абдусаматов, 2017; Stephens, 2012). Надежный высокоточный контроль уходящих обратно в космос суммарных энергий от планеты может быть осуществлен только с видимой поверхности Луны. Лунная обсерватория, защищенная четырьмя патентами РФ (Абдусаматов, 2015, 2016а, 2016б, 2017), представляет собой систему двух одинаковых специальных оптических телескопов-роботов СОТР-300К, устанавливаемых на высоте более 1000 мм вдоль экваториальной зоны на противоположных краях Луны, удаленных от ее видимого центра на ±(80.9° ± 0.1°). СОТР-300К для защиты его оптических элементов от приповерхностной заряженной лунной пыли устанавливается в центральной зоне чаши, выполненной в виде перевернутого усеченного конуса. Для защиты от приповерхностных заряженных частиц лунной пыли внешние поверхности чаши и входного зрачка, а также поверхность зеркал покрыты электроизолированными электропроводящими оболочками, подключенными к блоку электропитания, расположенному в чаше, имеющими электрический заряд с заданной частотой смены полярности, в частности, и в зависимости от смены дня и ночи. Система из двух телескопов последовательно осуществит измерения уходящих в космос во все направления со всей поверхности внешних слоев атмосферы удельных мощностей отраженного и рассеянного планетой солнечного излучения в спектральном диапазоне Δλ = 0.2-4 мкм и исходящего собственного теплового излучения в диапазонах Δλ = 4-50 мкм и Δλ = 8-13 мкм. Система функционирует как единый телескоп в ночное время в течение более 94% времени лунных суток и обозревает со всех ракурсов всю земную поверхность в диапазонах фазовых углов α от –170.9° до 0° и от 0° до +168.8° за период синодического лунного месяца. Менее 6% перерыв в наблюдениях Земли в период видимости ее ночной и около ночной стороны не внесет практически никакой ошибки в результаты измерений. Лунная обсерватория впервые позволит наиболее надежно определять среднегодовые величины альбедо Бонда и собственного теплового излучения Земли, а также отклонения среднегодового энергетического бюджета планеты от равновесного состояния с погрешностью ≈0.1% в течение достаточно длительного периода времени, существенно превосходящего 11-летнего цикла Солнца. Такие данные не могут быть получены никакими другими космическими методами их измерений. Дополнительно предусмотрено исследование влияния на климат Земли изменения выбросов парниковых газов (главным образом, водяного пара и углекислого газа) в атмосферу, концентрация которых определяет пропускание теплового излучения земной поверхности в космическое пространство через окна прозрачности, поскольку с увеличением глобальной концентрации парниковых газов пропускание атмосферы уменьшается. Для исследования долговременного изменения вклада теплового излучения земной поверхности, уходящего в космос через главное окно прозрачности атмосферы, в общее суммарное тепловое излучение планеты в данной полосе спектра в Лунной обсерватории предусмотрен специальный ИК-канал для мониторинга удельной мощности суммарного собственного теплового излучения планеты в спектральном диапазоне Δλ = 8-13 мкм. Мониторинг вариаций пропускания атмосферой теплового излучения земной поверхности в главном окне прозрачности атмосферы позволит контролировать относительный вклад изменения концентрации парниковых газов в атмосфере в климатические изменения. Лунная обсерватория обеспечит и создания новой недостающей, крайне необходимой важнейшей фундаментальной базы высокоточных данных величины отклонения среднегодового энергетического бюджета планеты от равновесного состояния. Долговременно получаемые важнейшие высокоточные климатические однородные данные позволят определять физические механизмы формирования, причины и закономерности изменений климата нашей планеты и разработать наиболее надежные методы его прогнозирования (Абдусаматов, 2017). Работа поддержана Программой 28 фундаментальных исследований Президиума РАН «Космос: исследования фундаментальных процессов и их взаимосвязей».