Исследователи из Университета Нагойи впервые смогли определить происхождение частиц, образующих кольцевой ток во время столь сильной магнитной бури. Оказалось, что около 85% ионов, создающих этот гигантский поток заряженных частиц, попадают в него из верхних слоев атмосферы Земли.
Кольцевой ток представляет собой пояс заряженных частиц, расположенный на высоте от 19 до 51 тысячи километров над поверхностью планеты. Во время мощных магнитных бурь он создает собственное магнитное поле, которое частично ослабляет естественную защиту Земли. Кроме того, этот процесс способен усиливать наведенные токи в линиях электропередачи, трубопроводах и другой наземной инфраструктуре.
Долгое время ученые не могли прийти к единому мнению, что именно является основным источником частиц кольцевого тока — солнечный ветер или атмосфера Земли. Ответ удалось получить благодаря японскому научному спутнику «Арасэ», который во время магнитной бури 10-11 мая 2024 года оказался в идеальном положении для наблюдения за взаимодействием потоков солнечной плазмы с магнитосферой нашей планеты.
Во время исследования специалисты анализировали массу и энергию ионов в магнитосфере и сравнивали их с параметрами солнечного ветра. Несмотря на то что в разгар бури внутренняя область магнитосферы сократилась примерно на 80%, основную часть кольцевого тока продолжали формировать тяжелые ионы, поднявшиеся из атмосферы Земли.
Авторы работы считают, что результаты исследования помогут лучше понять, как происходит обмен веществом между атмосферой и магнитосферой планеты. В перспективе это позволит точнее прогнозировать последствия мощных магнитных бурь для спутников, навигационных систем, линий электропередачи и другой критически важной инфраструктуры.
Магнитная буря 10-11 мая 2024 года достигла максимального уровня G5 — впервые с августа 2005 года. Она вызвала полярные сияния далеко за пределами привычных широт, а также привела к сбоям в работе некоторых навигационных и телекоммуникационных систем.
Комментарий: Когда магнитное поле ослабевает настолько, электроны отклоняются от своих обычных траекторий. В той же области наблюдалось одновременное снижение количества высокоэнергетических электронов, которые обычно вращаются вокруг Земли в этой зоне. Вопрос о том, стала ли деформация магнитного поля причиной потери электронов, требует дальнейшего изучения.
Полученные данные углубляют понимание того, как развиваются супергеомагнитные бури. Модели прогнозирования космической погоды опираются на данные о солнечном ветре для предсказания силы бури, но это исследование предполагает, что состояние атмосферы Земли, а не только условия на Солнце, может частично определять силу бури.