Долгожданный ответ на этот вопрос может дать новая миссия NASA — CINEMA (Cross-scale Investigation of Earth’s Magnetotail and Aurora), которая должна стартовать в начале следующего десятилетия.
Северное сияние рождается, когда заряженные частицы Солнца сталкиваются с магнитным «щитом» Земли и направляются по его силовым линиям в атмосферу у полюсов. Но корни этих процессов находятся далеко за пределами видимого неба — в так называемом магнитном хвосте, гигантском «шлейфе» магнитного поля, вытянутом солнечным ветром за нашу планету. Именно там накапливается и внезапно высвобождается энергия, вызывая мощные потоки плазмы, которые устремляются к Земле и вспыхивают в виде сияний.
«Взрывные магнитосферные явления могут серьезно влиять на наши технологические системы, — говорит научный руководитель миссии, профессор физики и астрономии Дартмутского колледжа Робин Миллан. — И мы до сих пор не понимаем, когда именно магнитный хвост высвобождает магнитную энергию и какое воздействие это оказывает на нашу планету».
СINEMA станет первой миссией, которая попробует изучить эти процессы дистанционно, с помощью девяти мини‑спутников на низкой орбите. Каждый аппарат будет снабжен камерой, способной с высокой точностью фиксировать фиолетовые всполохи ионизированного азота — один из ключевых цветов сияний. Новая оптика позволит улавливать слабые сигналы даже сквозь атмосферное свечение, которое сильно искажало прежние измерения.
Камеры сделают тысячи снимков, а магнитометры на борту спутников будут одновременно измерять токи и потоки частиц. Так получится трехмерная «картина» событий в магнитном хвосте и их отклик в атмосфере. Ученые надеются разобраться, как именно возникают характерные формы сияний — «бусы» из вспышек, дугообразные струи или внезапные яркие пятна на краю полярного овала.
Помимо профессионалов к миссии подключатся охотники за сияниями. По их любительским видео можно будет сравнить, как видимые с Земли вспышки соотносятся с данными спутников. Гражданский консультант миссии, астроном и гид по полярным сияниям Винсент Ледвина считает, что такое сотрудничество между учеными и охотниками за полярными сияниями может создать позитивную цепочку, которая принесет пользу всем. «Как охотник за полярными сияниями, я всегда пытаюсь понять, как их предсказывать на основе данных о солнечном ветре», — говорит Ледвина. «Надеюсь, CINEMA поможет нам в этом». Запуск миссии ожидается не ранее 2030 года — и, возможно, она впервые покажет, как танцует магнитное сердце нашей планеты.
Ранее ученые нашли невидимый «аккумулятор» в космосе, который подпитывает энергией полярные сияния.