Исследователи из Калифорнийского университета открыли новый вид космической погоды - сверхбыстрые электронные дожди, которые проникают в атмосферу из радиационных поясов. По словам команды, эти явления могут влиять на спутники, космические аппараты и астронавтов и при этом не учитываются в существующих моделях космической погоды.
Спутники ELFIN обнаружили сверхбыстрые электронные дожди, льющиеся на Землю благодаря вистлеровским волнам магнитосферы. НАСА, Эммануэль Масонгсонг/UCLA
Электронные дожди - явление не новое, и в большинстве случаев они не представляют особой проблемы. Электроны и другие заряженные частицы скапливаются в магнитосфере Земли, перемещаясь между северным и южным полюсами. Солнечный ветер и солнечные бури могут высвобождать некоторые из них, направляя дождем в атмосферу Земли, где они могут стать источниками появления Аврор.
Однако в рамках нового исследования ученые Калифорнийского университета обнаружили механизм, который создает более мощные ливни электронов, чем было известно ранее. Виновником этого процесса являются так называемые "свистящие атмосферики" - вид электромагнитных волн, которые проходят через плазму в магнитосфере Земли. Такие волны возбуждают электроны плазмы, заставляя их ускоряться и выпадать из радиационных поясов. В результате скорость и интенсивность таких потоков значительно выше, чем у обычных электронных дождей.
Для изучения данного явления команда оперировала измерениями, полученными с микроспутников ELFIN и миссии NASA THEMIS. Инструмент ELFIN-L разработан для регистрации потоков заряженных частиц и измерения компонентов магнитного поля нашей планеты. Космический проект NASA THEMIS изучает выбросы энергии и магнитосферу космических суббурь вызывающих полярные сияния вблизи полюсов Земли.
Электроны в радиационном поясе Ван Аллена (синий цвет) сталкиваются со свистящими атмосфериками (фиолетовый цвет) и посылают дождь в сторону северного полюса (красный цвет). Спутники THEMIS находятся вблизи радиационного пояса, а исследовательский аппарат ELFIN Университета Калифорнии парит над Землей. Чжан и др., Nature Communications, 2022 год.
Объединение двух наборов данных показало четкую связь между свистящими атмосфериками и сверхбыстрыми электронными дождями. Замечено, что такие ливни чаще всего происходили во время солнечных бурь.
Пока что эти сверхбыстрые электронные дожди не учитываются в существующих моделях и прогнозах космической погоды. Однако, по утверждению специалистов, их "изучение крайне важно, поскольку эти явления могут нарушить работу спутников на низких орбитах, повредить пролетающие мимо космические аппараты или повлиять на здоровье астронавтов".
"Хотя считается, что космос отделен от верхних слоев атмосферы, они неразрывно связаны между собой", - говорит Вассилис Ангелопулос, руководитель исследовательского центра ELFIN. "Понимание этих процессов, может принести пользу космическим аппаратам и астронавтам, пересекающими этот регион, который становится все более важным для коммерческой деятельности, телекоммуникаций и космического туризма".
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Источники: UCLA Nature Communications.
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29291-8
https://newsroom.ucla.edu/releases/researchers-discover-source-of-superfast-electron-rain
