В магнитосфере Земли обнаружены «магнитные зигзаги», которые могут быть причиной опасных бурь и полярных сияний.
Пересоединение солнечного ветра и магнитного поля Земли создает извилистые структуры, которые полностью меняют наше представление о космической погоде.
В течение многих лет «зигзаги» или магнитные переключения были явлением, характерным только для Солнца. Искривленные, бурные структуры, способные перестраивать линии поля в противоположных направлениях и выбрасывать в космос порывы солнечного ветра. Теперь, впервые, ученые обнаружили такое же поведение... здесь, на Земле. Это открытие предполагает, что наша магнитосфера может производить те же энергетические пересоединения, которые питают некоторые солнечные бури, и последствия для космической погоды огромны.
Что такое «свитчбеки» и почему они так беспокоят астрофизиков
На Солнце свитчбеки представляют собой настоящие магнитные удары: области, где линии поля изгибаются, разрываются и снова соединяются в другой конфигурации. Каждый из этих эпизодов высвобождает энергию, ускоряет частицы и генерирует порывы солнечного ветра, которые могут достигать Земли за считанные дни.
Зонд Parker Solar Probe подтвердил, что эти явления повсеместны вблизи Солнца. Но всегда считалось, что они относятся исключительно к его экстремальной среде: интенсивные магнитные поля, температуры в миллионы градусов и сверхзвуковое солнечное плазма. Ничто не позволяло предположить, что нечто подобное может происходить в нашем космическом соседстве.
Миссия MMS обнаружила нечто невозможное: зигзаг в магнитосфере Земли
Открытие было сделано при анализе данных миссии Magnetospheric Multiscale (MMS) НАСА, предназначенной для изучения реорганизации магнитного поля Земли. Два исследователя из Университета Нью-Гэмпшира обнаружили странное возмущение на краю магнитосферы: извилистую структуру, не вписывающуюся в обычные модели.
Анализируя его состав, они обнаружили нечто неслыханное: этот магнитный «завиток» состоял из плазмы, поступающей как от Солнца, так и от самого магнитного поля Земли. Это был гибрид, своего рода энергетический мост между двумя мирами.
Узор идеально совпадал с солнечными свитчбеками. Это был первый случай, когда такой узор был замечен за пределами Солнца.
Как образуется свитчбэк на Земле: ключ в пересоединении
Исследователи полагают, что обнаруженный зигзаг образовался, когда линия магнитного поля, унесенная солнечным ветром, пересоединилась с земной линией в противоположном направлении. Это быстрый, взрывной с точки зрения энергетики процесс, способный перестроить плазму за доли секунды.
Проще говоря: две магнитные линии сталкиваются, разрываются, перестраиваются, и высвобождающаяся энергия создает извилистую структуру.
До сих пор такой драматический тип пересоединения наблюдался только на Солнце. То, что это происходит здесь, означает, что наша магнитосфера имеет более бурную и сложную динамику, чем мы думали.
Геомагнитные бури и опасные полярные сияния: что может произойти
Это открытие важно по одной причине: свитчбеки — не просто курьезы. На Солнце их энергия может вызывать взрывы, выбросы корональной массы и всплески, которые поражают спутники, GPS, телекоммуникации и электрические сети.
Если такие структуры могут образовываться вблизи Земли, пусть даже меньшего размера, они могут служить точками взрыва для локальных геомагнитных бурь. Они также могут усиливать полярные сияния, но непредсказуемым образом, создавая энергетические колебания, которые не всегда безвредны для техники.
Сами авторы говорят о «потенциально опасных полярных сияниях».
Открытие, которое заставляет переписать наше понимание космической погоды
Обнаружение магнитного зигзага в магнитосфере Земли меняет ситуацию: мы больше не являемся пассивными жертвами солнечных бурь. Наше собственное поле может генерировать подобные структуры, усиливать их или даже изменять на полпути к поверхности.
Это прямой сигнал для моделей прогнозирования космической погоды, которые должны будут учесть этот новый источник турбулентности. Это также подсказка о том, что планеты в целом могут производить это явление, что открывает совершенно новое направление исследований.
Земля только что доказала, что она имеет с Солнцем больше общего, чем мы предполагали