Himlen faller inte, men forskare har funnit att delar av den övre atmosfären gradvis drar ihop sig som svar på ökande utsläpp av växthusgaser från människor.

Kombinerade data från tre NASA-satelliter har producerat en långsiktig rekord som avslöjar mesosfären, lagret av atmosfären 30 till 50 mil över ytan, kyler och drar ihop sig. Forskare har länge förutspått denna effekt av mänskligt drivna klimatförändringar, men det har varit svårt att observera trenderna över tid.

"Du behöver flera decennier för att ta hand om dessa trender och isolera vad som händer på grund av utsläpp av växthusgaser, förändringar i solcykeln, och andra effekter, "sa Scott Bailey, en atmosfärisk forskare vid Virginia Tech i Blacksburg, och ledare för studien, publicerad i Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. "Vi var tvungna att sammanställa tre satelliters data."

Tillsammans, satelliterna gav cirka 30 års observationer, indikerar att sommarens mesosfär över jordens poler svalnar fyra till fem grader Fahrenheit och drar ihop sig 500 till 650 fot per decennium. Utan förändringar i mänskliga koldioxidutsläpp, forskarna räknar med att dessa priser fortsätter.

Eftersom mesosfären är mycket tunnare än den del av atmosfären vi lever i, effekterna av ökande växthusgaser, som koldioxid, skiljer sig från den uppvärmning vi upplever vid ytan. En forskare jämförde var vi bor, troposfären, till ett tjockt täcke.

"Ner nära jordens yta, atmosfären är tjock, "sa James Russell, en medförfattare och atmosfärisk forskare vid Hampton University i Virginia. "Koldioxid fäller värme precis som en täcke som fångar upp din kroppsvärme och håller dig varm." I den lägre atmosfären, det finns gott om molekyler i närheten, och de fångar lätt och överför jordens värme mellan varandra, upprätthålla den quiltliknande värmen.

Det betyder att lite av jordens värme gör det till det högre, tunnare mesosfär. Där, molekyler är få och långt mellan. Eftersom koldioxid också effektivt avger värme, all värme som fångas upp av koldioxid släpper tidigare ut i rymden än den hittar en annan molekyl för att absorbera den. Som ett resultat, en ökning av växthusgaser som koldioxid innebär att mer värme går förlorad till rymden - och den övre atmosfären svalnar. När luften svalnar, det drar ihop sig, på samma sätt som en ballong krymper om du lägger den i frysen.

Denna kylning och sammandragning kom inte som en överraskning. I åratal, "modeller har visat denna effekt, "sa Brentha Thurairajah, en atmosfärforskare från Virginia Tech som bidrog till studien. "Det hade varit konstigare om vår analys av data inte visade detta."

Medan tidigare studier har observerat denna kylning, ingen har använt en datapost av denna längd eller visat att den övre atmosfären drar ihop sig. Forskarna säger att dessa nya resultat ökar deras förtroende för vår förmåga att modellera den övre atmosfärens komplicerade förändringar.

Teamet analyserade hur temperatur och tryck förändrades under 29 år, med alla tre datamängder, som täckte sommarhimlen för Nord- och Sydpolen. De undersökte himmelsträckan 30 till 60 mil över ytan. På de flesta höjder, mesosfären svalnade när koldioxid ökade. Den effekten innebar att höjden på ett givet atmosfärstryck sjönk när luften svalnade. Med andra ord, mesosfären krympt.

Jordens mellanatmosfär

Även om det som händer i mesosfären inte direkt påverkar människor, regionen är en viktig. Mesosfärens övre gräns, cirka 50 mil över jorden, är där de svalaste atmosfärstemperaturerna finns. Det är också där den neutrala atmosfären börjar övergå till det svaga, elektriskt laddade gaser i jonosfären.

Ännu högre upp, 150 mil över ytan, atmosfäriska gaser orsakar satellitmotstånd, friktionen som drar satelliter ur sin bana. Satellitmotstånd hjälper också till att rensa skräp i rymden. När mesosfären drar ihop sig, resten av den övre atmosfären ovan sjunker med den. När atmosfären drar ihop sig, satellitmotståndet kan avta - stör mindre i driftsatelliter, men lämnar också mer rymdskräp i bana med låg jord.

Mesosfären är också känd för sina lysande blå ismoln. De kallas nattliga eller polära mesosfäriska moln, så namngivna eftersom de lever i mesosfären och tenderar att krypa runt nord- och sydpolen. Molnen bildas på sommaren, när mesosfären har alla tre ingredienserna för att producera molnen:vattenånga, mycket kalla temperaturer, och damm från meteorer som brinner upp i denna del av atmosfären. Noctilucent moln sågs över norra Kanada den 20 maj, startar norra halvklotets nattliga molnsäsong.

Eftersom molnen är känsliga för temperatur och vattenånga, de är en användbar signal om förändring i mesosfären. "Vi förstår fysiken i dessa moln, "Sa Bailey. Under de senaste decennierna har molnen har uppmärksammats av forskare eftersom de beter sig konstigt. De blir ljusare, driver längre från polerna, och visas tidigare än vanligt. Och, det verkar finnas fler av dem än tidigare år.

"Det enda sättet du kan förvänta dig att de ändrar på detta sätt är om temperaturen blir kallare och vattenånga ökar, "Sade Russell. Kallare temperaturer och riklig vattenånga är båda kopplade till klimatförändringar i den övre atmosfären.

För närvarande, Russell fungerar som huvudutredare för AIM, kort för Aeronomy of Ice in Mesosphere, den nyaste satelliten av de tre som bidrog med data till studien. Russell har fungerat som ledare på alla tre NASA -uppdrag:AIM, instrumentet SABER on TIMED (Thermosphere, Jonosfär, Mesosphere Energetics and Dynamics), och instrumentet HALOE på den sedan pensionerade UARS (Upper Atmospherics Research Satellite).

TIMED och AIM lanserades 2001 och 2007, respektive, och båda fungerar fortfarande. UARS-uppdraget pågick från 1991 till 2005. "Jag hade alltid i tankarna att vi skulle kunna sätta ihop dem i en långsiktig förändringsstudie, "Sade Russell. Studien, han sa, visar vikten av långsiktighet, rymdbaserade observationer över hela världen.

I framtiden, forskarna förväntar sig mer slående uppvisningar av nattliga moln som sträcker sig längre bort från polerna. Eftersom denna analys fokuserade på polerna på sommaren, Bailey sa att han planerar att undersöka dessa effekter under längre perioder och - efter molnen - studera en större sträcka av atmosfären.