Найден источник энергии, питающей космическую погоду

Бури на Солнце, сопровождающиеся выбросами солнечного вещества в межпланетное пространство, влияют на Землю, в частности на магнитосферу, ионосферу и атмосферу планеты, о чём знают даже малыши. Северные сияния, магнитные бури... Всё это крупные в энергетическом смысле явления, требующие значимой подпитки. Как именно она происходит? Несмотря на множество теоретических моделей, конкретный механизм явления не давался науке на протяжении десятилетий...

Группа учёных из США и Японии, ведомая Вассилисом Ангелопулосом (Vassilis Angelopoulos) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, использовав многолетние наборы данных от космических аппаратов THEMIS, ARTEMIS и спутников Японского космического агентства, сумела замерить общее количество энергии, питающее космическую погоду в окрестностях Земли.

Хотя в том, что именно солнечный ветер вызывает все эти мощные явления в окрестностях Земли, никто и не сомневался, понять, где именно энергия от него предаётся в нашу магнитосферу, долгое время не удавалось. (Фото NASA.)

«Это сравнимо с электрогенерацией всех земных электростанций. Процесс продолжался более 30 минут, — поясняет г-н Ангелопулос. — Количество высвобожденной энергии было эквивалентно землетрясению в 7,1 балла по шакале Рихтера».

Основным механизмом высвобождения энергии названо пересоединение линий магнитного поля Земли. Энергия частиц солнечного ветра при взаимодействии с этими линиями постепенно перемещает их, двумя «фронтами» сжимая «хвост» магнитного поля, находящийся с той стороны нашей планеты, что противоположна Солнцу. Когда линии смещаются настолько, что две ранее разомкнутые смыкаются, энергия магнитного поля предаётся частицам в точке присоединения, превращая их в ускоренную плазму, которая может получить то или иное направление движения, но в значительной части устремляется к Земле. Это вызывает активность в радиационных поясах планеты, а также в районах, что близки к магнитным полюсам.

Ранее, замечают исследователи, все попытки наблюдения такого процесса проваливались в силу использования только одного спутника: из-за непрерывного движения фронтов уследить за всем не удавалось. Напротив, группа аппаратов смогла зафиксировать все тридцать минут процесса.

«Наконец-то мы нашли то, что питает северные сияния и радиационные пояса Земли, — подчёркивает г-н Ангелопулос. — Мы можем отслеживать всю эту энергию, видя, когда и где она конвертируется в другие виды энергии».

С полной картиной хранения энергии и её переноса в магнитосфере наука способна значительно улучшить предсказания рассеивания этой энергии после пересоединения линий магнитного поля. Иначе говоря, точность прогнозов космической погоды станет выше.

То, что часть космических аппаратов, вовлечённых в наблюдения, находилась на некотором отдалении от Земли, позволило наконец-то обнаружить неуловимый процесс.

Когда-нибудь подобные явления можно будет регистрировать и в других планетных системах, поскольку энергия пересоединения напрямую зависит от мощности магнитосферы. Напомним, что те же полярные сияния на Юпитере значительно превосходят земные или любые другие в Солнечной системе.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.