Влияние солнечных вспышек на магнитосферу Земли

Магнитосфера обычно описывается как защитный барьер Земли от солнечного ветра, поскольку она предотвращает проникновение этих частиц в другие защитные слои планеты

0 825

Планета окружена системой магнитных полей, известной как магнитосфера. Эта огромная система в форме кометы отклоняет заряженные частицы, приходящие от Солнца, защищая нашу планету от вредного излучения и не позволяет солнечному ветру (то есть потоку заряженных частиц, высвобождаемых из верхних слоев атмосферы Солнца) разрушать атмосферу.

В то как прошлые исследования собрали существенные доказательства воздействия солнечного ветра на магнитосферу Земли, влияние солнечных вспышек (то есть внезапных выбросов электромагнитного излучения на Солнце) изучено плохо. Солнечные вспышки — это взрывоопасные явления, которые могут длиться от нескольких минут до часов и могут быть обнаружены с помощью рентгеновских лучей или оптических устройств.

Ученые из Шаньдунского университета в Китае и Национального центра атмосферных исследований в США недавно провели исследование, посвященное влиянию солнечных вспышек на магнитосферу Земли. Их статья, опубликованная в Nature Physics, предлагает новую ценную информацию, которая может проложить путь к лучшему пониманию геокосмической динамики. Геокосмическое пространство, наиболее близкая к Земле часть космического пространства, включает в себя верхнюю атмосферу, ионосферу (то есть ионизированную часть атмосферы) и магнитосферу.

«Магнитосфера расположена в области над ионосферой и представляет собой полностью ионизированную область космоса на высоте более 1000 км от земли», — говорит профессор Цзин Лю, один из ученых, проводивших исследование. «Регион окружен солнечным ветром, на него влияет Земли и магнитное поле солнечного ветра».

Магнитосфера обычно описывается как защитный барьер Земли от солнечного ветра и других солнечных частиц, поскольку она предотвращает проникновение этих частиц в другие защитные слои планеты. Тем не менее, прошлые исследования показали, что когда направление солнечного ветра противоположно магнитному полю магнитосферы, магнитные линии из этих двух регионов могут «соединяться». Это означает, что некоторые частицы солнечного ветра могут напрямую передаваться в пространство, окружающее Землю.

«Мы спросили себя: может ли процесс вспышки, который характеризуется усиленным излучением, не только напрямую влиять на ионосферу Земли, но также вызывать возмущения в магнитосфере, такие как солнечный ветер?» — говорят ученые. «Чтобы ответить на этот вопрос, мы изучили серию наборов данных наблюдений, собранных глобальными системами спутниковой навигации, европейской сетью радаров некогерентного рассеяния, ионосферными спутниками, спутниками на орбите Луны и многим другим».

Исследователи проанализировали данные, собранные различными устройствами и спутниками во солнечной вспышки, которая произошла 6 сентября 2017 года. Для этого они применили недавно разработанную численную геокосмическую модель, разработанную в Национальном центре атмосферных исследований. Эта модель, получившая название модели магнитосферы-ионосферы-термосферы с высоким пространственно-временным разрешением (LTR), воспроизводит изменения, вызванные солнечными вспышками, в системе связи магнитосфера-ионосфера.

Используя модель LTR и ранее собранные данные, исследователи смогли выявить влияние солнечных вспышек на динамику магнитосферы и электродинамическую связь между магнитосферой и ионосферой.

В частности, они наблюдали быстрое и значительное усиление индуцированной вспышками фотоионизации E-области полярной ионосферы на высотах от 90 до 150 км. Явление, наблюдаемое учеными, по-видимому, оказало ряд эффектов на геокосмическую область, включая более низкий джоулевый нагрев верхней атмосферы Земли, реконфигурацию конвекции магнитосферы и изменения авроральных осадков.

«Мы продемонстрировали, что эффекты солнечных вспышек распространяются по всему геокосмическому пространству за счет электродинамической связи и не ограничиваются, как считалось ранее, атмосферной областью, где поглощается излучения», — пояснил Цзин Лю.

«Из-за аналогичного процесса взаимодействия Солнца, магнитосферы и ионосферы на других планетах земного типа, наше исследование также дает новые ключи к изучению и пониманию влияния солнечных вспышек на другие планеты. В своих будущих исследованиях мы планируем изучить эффекты вспышки на планетах с той же магнитосферой (таких как Юпитер, и Сатурн)».


Jing Liu et al. Solar flare effects in the Earth’s magnetosphere, Nature Physics (2021). DOI: 10.1038/s41567-021-01203-5

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x