Изображение предоставлено NASA
Исследователи обнаружили, что в магнитном поле Земли могут образовываться временные трещины, которые могут позволить части энергии солнечного ветра проскальзывать и нарушать электронику и связь. Эти наблюдения были сделаны с использованием спутника НАСА Imager для магнитопаузы для глобального исследования Авроры (IMAGE), который отслеживал большое сияние в течение нескольких часов. Спутники ESA Cluster пролетели над тем же местом и обнаружили поток ионов, проскальзывающих через трещину, которая обычно должна была отклоняться магнитосферой Земли.
Согласно новым наблюдениям спутников IMAGE и Cluster, огромные трещины в магнитном поле Земли остаются открытыми в течение нескольких часов, что позволяет солнечному ветру проникать сквозь него и усиливать штормовую космическую погоду.
Трещины были обнаружены ранее, но исследователи теперь знают, что они могут оставаться открытыми в течение длительных периодов времени, а не открываться и закрываться в течение очень коротких промежутков времени. Ожидается, что это новое открытие о том, как нарушается магнитный щит Земли, поможет физикам космоса дать более точные оценки последствий суровой космической погоды.
«Мы обнаружили, что наш магнитный экран является сквозным, как дом с окном, застрявшим во время шторма», - сказал доктор Харальд Фрей из Калифорнийского университета в Беркли, ведущий автор статьи об этом исследовании, опубликованном 4 декабря в журнале Nature. , «Дом отклоняет большую часть шторма, но диван разрушен. Точно так же наш магнитный экран принимает на себя удар космических штормов, но некоторая энергия постоянно проскальзывает через его трещины, иногда достаточно, чтобы вызвать проблемы со спутниками, радиосвязью и энергосистемами ».
«Новые знания о том, что трещины открыты в течение длительных периодов времени, а не открываются и закрываются спорадически, могут быть включены в наши компьютерные модели прогнозирования космической погоды, чтобы более точно предсказать, как на нашу космическую погоду влияют насильственные события на Солнце», - сказал д-р. Тай Фан, также из Калифорнийского университета в Беркли, соавтора газеты «Природа».
Солнечный ветер - это поток электрически заряженных частиц (электронов и ионов), постоянно выдуваемых из Солнца (Рисунок 1). Солнечный ветер передает энергию от Солнца к Земле через магнитные поля, которые он несет, и его высокую скорость (сотни миль / километров в секунду). Он может стать порывистым во время сильных солнечных событий, таких как выбросы корональной массы (CME), которые могут выбрасывать в космос миллиард тонн электрифицированного газа со скоростью миллионы миль в час.
У Земли есть магнитное поле, которое простирается в космос на десятки тысяч миль, окружая планету и формируя защитный барьер для частиц и магнитных полей, которые Солнце взрывает к нему во время CME. Однако космические бури, которые могут сбросить 1000 миллиардов ватт - больше, чем общая электрическая генерирующая мощность Америки - в магнитное поле Земли, показали, что экран не был непроницаемым.
В 1961 году доктор Джим Данджи из Имперского колледжа, Великобритания, предсказал, что в магнитном щите могут образовываться трещины, когда солнечный ветер содержит магнитное поле, ориентированное в направлении, противоположном части поля Земли. В этих областях два магнитных поля будут соединяться через процесс, известный как «магнитное пересоединение», образуя трещину в щите, через которую могут протекать электрически заряженные частицы солнечного ветра. (Изображение 2 иллюстрирует образование трещин, а анимация 1 показывает, как частицы солнечного ветра протекают через трещину, следуя линиям невидимого магнитного поля.) В 1979 году доктор Гетц Пашманн из Института внеземной физики им. Макса Планка, Германия, обнаружил трещины с использованием международного космического корабля Sun Earth Explorer (ISEE). Однако, поскольку этот космический корабль лишь кратковременно проходил через трещины на своей орбите, было неизвестно, были ли трещины временными объектами или они были стабильными в течение длительных периодов времени.
В новых наблюдениях спутник «Imager for Magnetopause to Aurora Global Exploration» (IMAGE) обнаружил область размером почти с Калифорнию в арктической верхней атмосфере (ионосфере), где 75-мегаваттное «протонное» сияние в течение нескольких часов вспыхивало (Изображение 4). Это сияние, достаточно энергичное для питания 75 000 домов, отличалось от видимого сияния, известного как Северное и Южное сияние. Он был образован тяжелыми частицами (ионами), попавшими в верхние слои атмосферы и заставляющими его излучать ультрафиолетовый свет, который невидим для человеческого глаза, но обнаруживается с помощью дальнего ультрафиолетового томографа на IMAGE. (Изображения 6 и Анимация 4 показывают наблюдения ИЗОБРАЖЕНИЯ протонного сияния).
В то время как полярное сияние регистрировалось IMAGE, созвездие Кластера с 4 спутниками пролетело намного выше IMAGE, прямо через трещину, и обнаружило потоки солнечного ветра, проходящие через него (Рисунок 5). Обычно эти ионы солнечного ветра отклоняются земным щитом (Изображение 3), поэтому наблюдение Кластера показало наличие трещины. Этот поток ионов солнечного ветра бомбардировал нашу атмосферу точно в том же регионе, где IMAGE видел протонное сияние. Тот факт, что IMAGE мог просматривать протонное сияние в течение более 9 часов, пока IMAGE не перешел на его орбиту к месту, где он не мог наблюдать сияние, подразумевает, что трещина оставалась постоянно открытой. (Анимация 2 показывает, как космический корабль работал вместе, чтобы обнаружить трещину.) По данным IMAGE и Cluster, трещина была в два раза больше Земли на границе нашего магнитного щита, примерно на 38 000 миль (60 000 км) над планетой. поверхность. Поскольку магнитное поле сходится, когда оно проникает на Землю в полярных регионах, трещина сузилась до размеров Калифорнии внизу около верхних слоев атмосферы.
ИЗОБРАЖЕНИЕ - это спутник НАСА, запущенный 25 марта 2000 года, чтобы обеспечить глобальное представление о пространстве вокруг Земли, на которое воздействует магнитное поле Земли. Спутники Кластера, построенные Европейским космическим агентством и запущенные 16 июля 2000 года, создают трехмерную карту магнитного поля Земли.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
