Во время мощной солнечной супербури в мае 2024 года поток ультрарелятивистских электронов внутри защищенного барьера Земли вырос более чем в 5 000 раз. Исследование японского спутника Arase, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, опровергло многолетние представления о стабильности внутренней магнитосферы.
Мощный солнечный шторм в мае 2024 года породил масштабную концентрацию высокоэнергичных частиц внутри региона околоземного пространства, который более десятилетия считался практически непроницаемым.
Спутник Arase зафиксировал пятитысячный скачок излучения внутри защитного пояса
Околоземная планетарная магнитная среда удерживает потоки заряженных частиц в двух кольцеобразных структурах, известных как радиационные пояса Ван Аллена. Еще в 2014 году исследователи обнаружили, что на внутренней границе внешнего пояса существует барьер, который поддается пересечению лишь в редких случаях. Ультрарелятивистские «электроны-убийцы», движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, как правило, не проникали ближе чем на расстояние примерно трех радиусов Земли от центра планеты, образуя защитную зону.
Геомагнитная супербуря, вызванная интенсивной активностью Солнца, стала одной из мощнейших со времени знаменитого шторма 2003 года, и ситуация в мае 2024 года коренным образом изменилась. Скорость солнечного ветра превышала 1 200 километров в секунду. Аппарат Arase (ERG) зафиксировал, как на фоне шторма число электронов с энергией около 3 миллионов электронвольт (MeV) подскочило внутри барьера в пять тысяч раз.
Волна типа «птичьей трели» и опустошенная плазмосфера внутри магнитосферы
Анализ распределения электронов по энергии и движению, проведенный с помощью анализа плотности фазового пространства, выявил, что частицы ускорялись непосредственно внутри зоны. Долгое время ученые спорили, попадали ли эти частицы извне или ускорялись на месте.
Команда исследователей под руководством Йосидзуми Миеси из Нагойского университета выяснила причину аномалии. Шторм сжал плазмосферу — область холодной заряженной плазмы, которая в обычных условиях эффективно гасит электромагнитные волны. Исследовательская группа пришла к выводу, что экстремальная эрозия плазмосферы, продолжительные условия низкой плотности и интенсивная активность хорус-волн позволили сформироваться новому источнику многомегаэлектронвольтных электронов внутри защитного барьера.
Как отметил Йосидзуми Миеси из Института исследований космического пространства и Земли (ISEE) при Нагойском университете, «если преобразовать их в аудио, это звучит как птичья песня».
Они эффективно передавали энергию окружающим электронам, разгоняя их до многомегаэлектронвольтных энергий. В этой разреженной среде начали беспрепятственно работать низкочастотные электромагнитные волны, известные как хорус-волны.
Восстановление и новые угрозы для космических аппаратов
В отличие от быстро проходящих видимых эффектов вроде полярных сияний, наблюдавшихся даже на необычно низких широтах во Флориде и Мексике, радиационные изменения сохранялись месяцами, и последствия майского события оказались долгосрочными.
Как отмечает научная группа, полученные знания важны для оценки радиационных рисков и улучшения будущих прогнозов космической погоды.
Результаты работы научной группы, опубликованные в журнале Geophysical Research Letters, показывают, что космическая погода может создавать опасную радиацию не только за счет притока извне, но и через внутреннюю трансформацию плазменного окружения планеты.
По теме
