Солнечная супербуря ускорила электроны в защитном барьере Земли
Недавняя мощная солнечная буря преобразовала область вокруг Земли, обычно считающуюся защищённой, в естественный ускоритель частиц. В результате электроны в этой зоне смогли приобрести достаточно энергии, чтобы преодолеть некоторые виды спутниковой защиты. Это явление было зафиксировано японским космическим аппаратом «Арасэ», который управляется Японским агентством аэрокосмических исследований. Сообщает Science XXI.
Наблюдения проводились во время и после геомагнитной супербури в мае 2024 года. Аппарат зарегистрировал в пределах обычной границы радиационного барьера значительное количество электронов с энергией свыше трёх мегаэлектронвольт. Исследователи из Университета Нагои сделали вывод, что частицы ускорились непосредственно в этой области, а не прибыли туда уже в высокоэнергетическом состоянии.
Земное магнитное поле удерживает заряженные частицы в двух областях, известных как радиационные пояса Ван Аллена. Эти пояса имеют форму колец и могут представлять опасность для электроники космических аппаратов. На внутреннем краю внешнего пояса, примерно в трёх радиусах Земли от её центра, наиболее быстрые электроны обычно сталкиваются с невидимой границей и почти не проникают внутрь.
Происхождение этого барьера, обнаруженного в 2014 году, до конца не установлено. Одним из возможных факторов считаются низкочастотные радиоволны, известные как плазмосферный свист, которые рассеивают электроны радиационных поясов и направляют их в атмосферу. Во время супербури плазмосфера, заполненная сравнительно холодными заряженными частицами, резко сократилась, что позволило горячим электронам продвинуться ближе к Земле и породить так называемые хоровые волны.
«Арасэ» неоднократно фиксировал хоровые волны с повышающейся частотой. Эти колебания способны передавать энергию электронам, когда совпадают с движением частиц по спирали вдоль магнитных силовых линий. Обычно плотность плазмы восстанавливается примерно за два дня, однако после майской супербури на это потребовалось около 4,3–4,7 дня, что дало возможность ускорению электронов продолжаться внутри барьера.
Чтобы проверить эту гипотезу, учёные изучили распределение электронов по энергии и характеру движения, сопоставив данные нескольких пролётов аппарата. Вблизи границы барьера образовался локальный пик, который со временем усиливался, что указывает на накопление энергии внутри области, а не на перенос частиц из внешнего радиационного пояса. Результаты исследования опубликованы в журнале Geophysical Research Letters под руководством Ёсидзуми Миёси. Как сообщает SciTechDaily, эти выводы важны для оценки радиационных рисков для космической техники и прогнозирования космической погоды.
