Экспериментально подтверждено существование плазмосферного ветра

Вынос вещества из нижних слоёв магнитосферы в верхний возможен и без солнечных бурь и прочих экстремальных явлений, полагают французские исследователи.

Группа учёных во главе с Янисом Дандурасом (Iannis Dandouras) из Исследовательского института астрофизики и планетологии (Франция) обнаружила предсказанный более 20 лет назад «плазмосферный ветер» в плазмосфере Земли.

Механизм, лежащий в основе явления, теоретически обоснован в 1992 году: всё дело в отсутствии сбалансированности между тяготением Земли, центробежной силой, вызванной её вращением, и давлением, оказываемым на плазму. Как результат этой несбалансированности должно существовать устойчивое движение вещества из нижней части магнитосферы (находящейся над ионосферой плазмосферы) в верхнюю. Согласно расчётам, таким образом должен переноситься примерно килограмм плазмы каждую секунду, причём на скоростях, превышающих 5 км/с.

Схема земной магнитосферы. Плазмосфера наполнена относительно густой и холодной плазмой (энергия частиц — до нескольких электронвольт). (Здесь и ниже иллюстрации Windows to the Universe.)

Хотя, казалось бы, килограмм — это не так много, за последний миллиард лет плазмосферный ветер мог унести десятки триллионов тонн атмосферы, что, с учётом доминирования в таком выносе лёгких газов, могло оказать некоторое влияние и на её состав.

Для проверки вычислений учёные использовали оборудование спутника Cluster II Европейского космического агентства, которое достаточно чувствительно, чтобы измерить интенсивность переноса массы плазмосферным ветром. Последняя оказалась весьма близкой к предсказанным значениям.

Белыми точками показано направление движения частиц плазмосферного ветра.

До сих пор считалось, что вынос вещества из земной атмосферы может осуществляться лишь при экстремальных условиях, в которых магнитное поле Земли по каким-то причинам резко ослаблено — скажем, из-за инверсии магнитного поля или нарушения магнитосферного баланса солнечной бурей. Теперь ясно, что механизмы переноса массы в плазмосфере действуют и без подобных редких явлений, причём буквально каждый день и довольно эффективно.

Предположительно, именно это явление может отвечать за наличие нужного количества вещества в поясах Ван Аллена, защищающих Землю от космической радиации.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Annales Geophysicae.

Подготовлено по материалам Исследовательского института астрофизики и планетологии.