Солнечные штормы ослабляют магнитосферу Земли
Все мы знаем, что Солнце — это капризное светило, которое не только дарит нашей планете необходимое тепло, но и выстреливает в космос сгустками плазмы, которые захватывают некоторую часть его магнитного поля. Пролетая мимо Земли, звездный шторм выводит из строя спутники, вызывает массовое отключение электроэнергии и нарушает GPS-навигацию. Новое исследование, опубликованное в Physical Review Letters, показало, что один из подобных выбросов корональной массы в 2015 году временно ослабил собственное магнитное поле Земли, что позволило солнечной плазме и излучению от шторма легко достигнуть атмосферы. Подобные происшествия создают потенциальную опасность, а потому исследование также рассматривает возможность предсказания подобных бурь в будущем.
21 июня 2015 года космический аппарат НАСА под названием Solar and Heliospheric Observatory зафиксировал корональный выброс массы от Солнца в сторону Земли на скорости примерно 1300 км/c. Когда спустя 40 часов взрывная волна достигла нашей планеты, ее магнитное поле было ориентировано в сторону, противоположную собственному магнитному полю Земли, что заставило их притянуться друг к другу и начать взаимодействовать. По словам ведущего автора нового исследования, физика Сунила Гупта из Института фундаментальных исследований в Индии, это было похоже на взаимодействие двух магнитов, которые оказались достаточно близко друг к другу. В результате этого взаимодействия магнитная энергия была преобразована в кинетическую, и заряженные частицы обрушились на магнитосферу — область вокруг планеты, которая образуется, когда поток заряженных частиц (например, солнечного ветра) отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием внутреннего магнитного поля этого тела.
Гупта и его команда собрали данные с телескопа в Индии, который измеряет количество заряженных частиц под названием мюоны, которые возникают в качестве побочных продуктов попадания космических лучей в атмосферу Земли. Глядя на данные от 22 июня 2015 года, они обнаружили статистически значимый всплеск числа мюонов, который согласуется с ослаблением магнитного поля Земли, позволившим космическим лучам свободнее течь сквозь магнитосферу прямо в атмосферу. «Грубо говоря, ослабление магнитного поля ведет к тому, что в нашу атмосферу попадает большое число энергии солнечной плазмы», говорит Гупта. В целом, команда говорит о том, что без защитного магнитного поля астронавты, которые находятся на орбите, подвергаются воздействию облучения, которое пронизывает человеческое тело и может стать причиной возникновения рака.
Новые результаты также предполагают возможный метод обнаружения надвигающихся геомагнитных бурь. Успешная система раннего предупреждения является ключом к сокращению экономического эффекта от таких штормов, которые, по оценкам Национальной академии наук, в самых тяжелый случаях обходятся в несколько триллионов долларов. В случае предварительного предупреждения электрические сети могли бы перераспределить потоки всего за несколько часов, что снизило бы их уязвимость пронизывающим Землю космическим лучам и позволило самолетам изменить маршрут, чтобы, к примеру избежать потери радиосвязи с диспетчерами.
Гупта и его коллеги предлагают использовать мюоны в качестве ранних детекторов геомагнитных бурь. Ученые предполагают, что частицам с более низким зарядом требуется больше времени, чтобы преодолеть турбулентности магнитных полей, а стало быть «весьма энергичные» космические лучи пройдут сквозь них первыми и создадут всплеск мюонов в атмосфере. Таким образом, это может служить сигналом о надвигающемся космическом шторме, но пока это лишь гипотеза — предстоит сделать еще очень много расчетов и тестов, чтобы подобная система прогнозирования стала надежной и универсальной.