Внешнее движение хора. Цветовая шкала показывает долговременные средние квадраты амплитуд флуктуаций магнитного поля хоруса в pT2. Фото: AGU Advances (2024). DOI: 10.1029/2024AV001234
Землю окружают радиационные пояса Ван Аллена — огромные кольца в форме пончика, состоящие из высокоэнергетических заряженных частиц, в основном исходящих от Солнца, которые улавливаются магнитным полем нашей планеты, или магнитосферой. Пояса предотвращают попадание опасного излучения в атмосферу Земли, но также могут представлять опасность для близлежащих космических кораблей.
Когда Солнце высвобождает порыв солнечного ветра в сторону Земли, это может привести к ускорению частиц в поясах Ван Аллена, увеличивая радиацию до еще более опасного уровня.
Теперь исследования Сантолика и его команды показывают, что особенно интенсивная супербуря, такая как событие Кэррингтона в 1859 году, может повысить радиацию пояса Ван Аллена до более экстремальных уровней, чем ожидалось ранее. Это происходит благодаря определенному типу электромагнитной волны, известной как хоровая волна.
Хоровые волны — это своего рода «свистящие» волны, названные в честь звука, излучаемого радиоприемником при их обнаружении. Эти естественные волны колеблются в «океане» заряженных частиц или плазме, который окружает Землю, включая пояса Ван Аллена.
Во время геомагнитных бурь хоровые волны, возникающие вблизи геомагнитного экватора Земли, обычно ускоряют частицы, попавшие в пояса Ван Аллена, повышая уровень радиации. Но когда эти волны распространяются в более высокие широты, они чаще всего могут выбить захваченные частицы, рассеивая их в атмосферу и уменьшая радиацию.
Новое исследование предполагает, что электромагнитные хоровые волны могут повысить уровень радиации в поясах Ван Аллена на Земле более резко, чем ожидалось ранее. Фото: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. Историческое изображение поясов Ван Аллена любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли.
До сих пор лишь немногие исследования изучали суммарные последствия этих процессов во время особенно интенсивных космических штормов. Чтобы получить более четкую картину, исследователи собрали данные о волнах от зондов Ван Аллена НАСА вокруг экватора и космического корабля Cluster Европейского космического агентства в высоких широтах. Они использовали эти данные для запуска 2D-моделирования частиц пояса Ван Аллена, подвергающихся воздействию хоровых волн во время экстремальных штормов.
Статья опубликована в журнале AGU Advances.
Моделирование предполагает, что экстремальный шторм усилит хоровые волны на низких широтах, резко ускоряя частицы Ван Аллена и повышая уровень радиации. Однако, вопреки ожиданиям, хоровые волны в высоких широтах не будут усиливаться подобным образом, поэтому любого рассеяния частиц будет недостаточно, чтобы компенсировать увеличение ускорения частиц.
В целом, хоровые волны увеличат радиацию до уровней, намного превышающих любые ранее измеренные в космическую эпоху, создавая особенно суровую среду для инфраструктуры.
Авторы пишут, что эти результаты могут помочь в подготовке к будущим экстремальным явлениям. Они также могли бы углубить понимание радиационных поясов Юпитера и Сатурна, которые испытывают электромагнитные волны, подобные хоровым волнам вблизи Земли.
Информация от: Американским геофизическим союзом.
