Сонячний вітер прориває захисний екран нашої планети

Група фізиків під керівництвом Університету Айови вперше в історії зуміла зафіксувати у найменших деталях процес взаємодії сонячної енергії з магнітним полем Землі.

Джерело: phys.org

Це відкриття допоможе вченим глибше зрозуміти природу сонячної активності, яка безпосередньо впливає на космічну погоду навколо нашої планети. У межах нового дослідження науковці виміряли швидкість і концентрацію електронів на низькій навколоземній орбіті в особливих зонах, які називаються полярними каспами. Ці зони діють як своєрідні «провідники» для заряджених частинок Сонця, дозволяючи їм проникати безпосередньо в іоносферу — верхні шари земної атмосфери.

Завдяки цим надточним вимірам дослідники змогли детально змоделювати маршрут руху сонячної енергії від точки так званого магнітного перез'єднання — першого зіткнення сонячного вітру з геомагнітним полем за десятки тисяч кілометрів від поверхні — до його безпосереднього прояву в каспах лише за кілька сотень кілометрів над Землею. Результати роботи під назвою «Електронна дисперсія на електронному краї магнітосферного каспа Землі» були опубліковані в науковому журналі Geophysical Research Letters. Як пояснив професор кафедри фізики та астрономії Джаспер Халекас, ці дані вперше розкривають, як саме енергетичні процеси змінюються у мікромасштабах часу та простору.

Усі унікальні дані були отримані за допомогою місії TRACERS, запущеної на орбіту в липні 2025 року. Пара ідентичних супутників-близнюків зараз регулярно пролітає крізь нижні шари навколоземного простору, безперервно збираючи зразки електронів, іонів, плазми та інших елементів. Розуміння цих процесів є критично важливим для науки, оскільки саме через магнітне перез'єднання сонячна енергія взагалі здатна пробитися всередину земної системи. Головне питання, на яке намагаються відповісти вчені: чи відбувається це перез'єднання безперервно, чи воно має пульсуючий характер і циклічно вмикається та вимикається.

У цьому дослідженні електрони виступили головним ключем до розгадки. Через свою мізерну масу та колосальну енергію вони діють як надшвидкісні космічні вісники, що першими доставляють інформацію про магнітні бурі з відстані близько 48 000 кілометрів від Землі. Електрони ніби попереджають систему нижче, що магнітне перез'єднання вже відбулося на далеких підступах до нашої магнітної бульбашки, і невдовзі за ними до іоносфери докотиться потужна хвиля сонячної маси та плазми. Це дає вченим можливість точніше прогнозувати подальші геомагнітні збурення.

Загалом дослідники зафіксували 149 випадків проходження одного із супутників TRACERS крізь полярні каспи, причому у 57 з них прилади чітко зареєстрували характерні ознаки електронної дисперсії на екваторіальному краї. Всі ці унікальні спостереження були зроблені за допомогою високоточного аналізатора каспових електронів (ACE), який був спроектований та побудований безпосередньо в лабораторіях Університету Айови. Професор Халекас, який є головним розробником цього інструменту, наголосив, що зафіксовані іонні та електронні автографи є залізобетонним доказом того, що ми бачимо прямі наслідки магнітного перез'єднання.

Над реалізацією цього масштабного проєкту працював великий колектив авторів з Айови, серед яких Сара Гендерсон, Скотт Баундс, Ейдан Мур та інші фахівці. Успішна робота супутників TRACERS відкриває нову еру в супутниковій метеорології. Надалі отримані карти та масиви даних допоможуть людству значно краще захищати орбітальні супутники, системи GPS-навігації та наземні електромережі від руйнівного впливу потужних сонячних спалахів і магнітних бур.

Підписуйтеся на наш телеграм-канал https://t.me/VisicomAPI