Při pohledu na Zemi z vesmíru se její polokoule, severní a jižní, jeví stejně jasné. Jižní polokoule je přitom z větší části pokryta tmavými oceány, zatímco severní polokoule má rozsáhlou pevninu, která je výrazně světlejší než oceány.

Tato symetrie jasnosti mezi polokoulemi zůstávala dlouhá léta záhadou. V nové studii, publikované v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ji objasňují vědci z Weizmannova institutu věd v izraelském městě Rehovotu.

Vysvětlením jsou vzájemně provázané vztahy mezi intenzitou bouří, oblačností a mírou odrazu slunečních paprsků na polokoulích.

Překvapení pro vědu

Na to, že obě polokoule odrážejí stejné množství slunečního záření, přišli vědci počátkem sedmdesátých let minulého století, kdy analyzovali data z prvních meteorologických družic. Bylo to ostatně patrné i z ikonického snímku Země z Apolla 17 (na náhledové fotografii).

Odrazivost slunečního záření se ve vědeckém žargonu označuje jako „albedo“. Abychom lépe pochopili, co je albedo, vzpomeňte si na jízdu autem v noci. Je snadné při ní rozeznat přerušované bílé čáry, které dobře odrážejí světlo z reflektorů auta, zato obtížné zaznamenat tmavý asfalt.

Totéž platí při pozorování Země z vesmíru. Poměr sluneční energie dopadající na Zemi a energie odražené od jednotlivých oblastí je dán různými faktory. Jedním z nich je poměr tmavých oceánů a světlé pevniny, které se liší odrazivostí, stejně jako asfalt a přerušované bílé čáry.

Plocha pevniny na severní polokouli je přibližně dvakrát větší než na jižní a skutečně při měření v blízkosti povrchu Země, kdy je obloha jasná, je rozdíl v albedu víc než desetiprocentní. Přesto se obě polokoule jeví z vesmíru stejně jasné.

Záhadu vysvětlují mraky

Vědecký tým pod vedením profesorů Ora Hadase a Yohaie Kaspiho tuto zdánlivou anomálii vysvětlil. Tým se zaměřil na faktor ovlivňující albedo, který se nachází ve velkých výškách a odráží sluneční záření – na mraky.

Výzkumníci analyzovali data získaná z aktualizovaných světových databází, včetně údajů o oblačnosti shromážděných satelitem CERES americké vesmírné agentury NASA a dat ERA5 z globální databáze počasí, která obsahuje podrobné informace shromažďované pomocí různých zdrojů ve vzduchu i na zemi už od roku 1950.

Vědci rozdělili bouře za posledních 50 let do tří kategorií podle intenzity. Objevili přímou souvislost mezi intenzitou bouře a počtem mraků, které se kolem bouře tvoří.

Zatímco severní polokoule a pevninské oblasti se obecně vyznačují slabšími bouřkami, nad oceány na jižní polokouli převládají středně silné a silné bouřky. Analýza dat ukázala, že souvislost mezi intenzitou bouře a oblačností vysvětluje rozdíl v oblačnosti mezi polokoulemi.

Mapa globální oblačnosti na základě dat shromážděných výzkumnou družicí Aqua za více než deset let (2002-2015). Oblačnost není rozložena rovnoměrně, koncentruje se v horkých místech. | zdroj: Profimedia

„Zjistili jsme, že albedo oblačnosti vznikající v důsledku silných bouří nad jižní polokoulí je vysoce přesným kompenzačním činitelem vůči velké pevninské oblasti na severní polokouli, a tak je zachována symetrie. To naznačuje, že bouře jsou spojovacím prvkem mezi jasem zemského povrchu a jasem mraků, a tak je záhada symetrie vyřešena,“ cituje web Weizmannova ústavu hlavního autora studie Ora Hadase.

... A co s tím udělá klimatická změna?

Hadas se svými spolupracovníky se ve studii zabýval také otázkou, zda změna klimatu způsobí, že jedna z polokoulí bude tmavší.

Aby jeho tým prozkoumal, zda a jak by změna klimatu mohla ovlivnit symetrii albedo polokoulí, použil soubor modelů CMIP6 provozovaných klimatickými modelovacími centry po celém světě k simulaci klimatických změn.

Jedním z hlavních nedostatků těchto modelů je jejich omezená schopnost předpovídat míru oblačnosti. Nicméně vztah zjištěný v této studii mezi intenzitou bouřek a oblačností umožnil vědcům na základě předpovědí bouřek posoudit budoucí množství oblačnosti.

Modely předpovídají, že globální oteplování povede ke snížení četnosti všech bouří nad severní polokoulí a slabých a středně silných bouří nad jižní polokoulí. Nejsilnější bouře na jižní polokouli však zesílí.

Příčinou těchto předpokládaných rozdílů je „arktické zesílení“. Při tomto jevu se severní pól otepluje dvakrát rychleji než Země. 

Výzkum ukazuje, že další zvýšení intenzity bouří by nemuselo změnit míru oblačnosti na jižní polokouli, protože množství mraků dosahuje při velmi silných bouřích nasycení. Symetrie, a s ní také nynější obraz Země, by tedy mohly být zachovány.