Данные зондов THEMIS позволили
ученым сделать вывод, что крупные возмущения магнитосферы Земли (магнитные бури) могут
возникать на высоте в 6,6–10 радиусов планеты, что значительно ниже, чем
считалось ранее. В таком случае выделение энергии может происходить примерно на
высотах работы геостационарных спутников (35786 километров от поверхности),
что представляет для них угрозу, пишут авторы в журнале Nature
Physics.

Земля обладает мощным
магнитным полем, которое постоянно испытывает воздействие солнечного ветра. Их
взаимодействие определяет космическую погоду, то есть совокупность процессов,
происходящих в околоземном пространстве и верхних слоях атмосферы, которые
могут влиять на условия как на высотах работы спутников, так и на поверхности
планеты.

Ученые выделяют два
основных феномена, управляющих космической погодой, — глобальные магнитосферные
бури и локальные суббури. Их возникновение связано с непостоянством потока
солнечного ветра. Крупные возмущения выражаются в усилении опоясывающих Землю электрических
токов в магнитосфере, что приводит к появлению полярных сияний и расширению
радиационных поясов.

Во время бури магнитная
энергия солнечного ветра накапливается в магнитосфере Земли, а затем тратится
на разогрев вещества или на ускорение заряженных частиц посредством магнитного
пересоединения. Так как давление солнечного ветра приводит к появлению
значительной асимметрии между дневной и ночной сторонами магнитного поля, то
важным вопросом оказывается место протекания пересоединений. В случае суббурь ответ известен — ночная сторона на расстоянии в 20–30 радиусов Земли, однако из-за относительной редкости полноценных бурь и ограниченного покрытия спутниковых наблюдений для них этот вопрос оставался открытым.

Геофизики из США и Южной
Кореи под руководством Василиса Ангелопулоса (Vassilis Angelopoulos) из Калифорнийского
университета в Лос-Анджелесе использовали данные трех спутников NASA THEMIS для выяснения места протекания
пересоединений во время бури в декабре 2015 года. Оказалось, что пересоединения
в данном случае происходили на ночной стороне, но на расстоянии от центра Земли
всего в 6,6–10 радиусов, что считалось невозможным.

Нижняя граница
определенной высоты пересоединений примерно совпадает с орбитами
геостационарных и геосинхронных спутников. Это указывает на угрозу выхода из
строя аппаратов с такими траекториями, о которой раньше не было известно. Этот
вывод был подтвержден наблюдением потоков высокоэнергетических заряженных частиц
метеорологическим спутником GOES G13 вскоре после фиксации выделения энергии.

«Только подобные прямые
измерения магнитных пересоединений и соответствующих потоков энергии представляют
убедительные доказательства о существовании такого неожиданного механизма подпитки
бурь, — говорит Ангелопулос. — Регистрация этого редкого явления, возникшего
ближе к Земле чем когда-либо, заставляет нас пересмотреть существовавшие
представления о процессе пересоединения».

Авторы называют открытие неожиданным, потому что, с одной стороны, пересоединения на больших расстояниях в 20–30 радиусов во время бурь наблюдались и раньше, но энергия возникающих в них частиц слишком мала для объяснения всего явления, при этом с другой — пересоединения на более близких расстояниях считались невозможными из-за стабилизирующего влияния дипольного компонента магнитного поля Земли.

В прошлом году спокойное Солнце спровоцировало мощную магнитную бурю на Земле. Также недавно были рассекречены документы, согласно которым спровоцированная Солнцем мощная геомагнитная буря привела в 1972 году к детонации установленных во время Вьетнамской войны морских мин с магнитным срабатыванием. О возможности влияния подобных возмущений на состояние человека мы подробно писали в материале «Буря в голове».

Тимур Кешелава