Откуда берутся магнитные бури?

21.11.2019 0:58

Ученые проследили взаимосвязь геомагнитной активности с протонным высыпанием. Это исследование будет незаменимы при изучении магнитных бурь и радиационных поясов Земли.

Потоки солнечного ветра действуют на геомагнитное поле Земли так, что с освещенной стороны оно сжимается, а с ночной образует «хвост». При увеличении солнечной активности деформации геомагнитного поля резко нарастают. Это вызывает магнитные бури. Заряженные частицы попадают из магнитосферы в верхние слои атмосферы, в том числе в ее ионизированный слой — ионосферу. Этот процесс называется протонным высыпанием.

При столкновениях заряженных частиц с атомами и молекулами газов в атмосфере происходит ионизация и возбуждение, то есть повышается энергетическое состояние последних. В результате концентрация плазмы в ионосфере растет, а возбужденные атомы испускают часть полученной энергии в виде света — так появляются полярные сияния.

В мировом научном сообществе нет единого мнения о том, влияют ли магнитные бури на здоровье и самочувствие людей, однако их важно учитывать при проектировании как спутников, так и наземных технических средств, например линий электропередачи или трубопроводов. Нежелательные проявления «космической погоды» могут вызвать:

Это приведет к большим экономическим потерям, а в отдельных случаях может даже вызвать катастрофу.

Магнитное поле защищает Землю от потока ионизированных частиц, истекающего из солнечной короны, — солнечного ветра. Часть солнечного ветра обтекает Землю, а часть захватывается в геомагнитную ловушку и образует в околоземном космическом пространстве так называемый радиационный пояс.

Из-за малой концентрации вещества в магнитосфере частицы практически не сталкиваются друг с другом, поэтому космическая плазма (ионизированный газ), захваченная в геомагнитную ловушку, может сохраняться в ней несколько суток.

Сотрудники лаборатории магнитосферно-ионосферных взаимодействий Полярного геофизического института (г. Апатиты) исследовали динамику высыпаний в зависимости от геомагнитной активности и параметров солнечного ветра. Исследования велись с помощью низкоорбитальных спутников Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA/POES).

Эти спутники находятся на круговых орбитах на высоте около 700 километров. Каждый спутник облетает Землю примерно за два часа, а их орбиты расположены так, что покрывают всю поверхность планеты. Использовав данные за полгода, ученые построили глобальную карту высыпаний и подсчитали, насколько вероятность их появления и интенсивность зависят от широты и местного времени.

Также они оценили связь высыпаний с геомагнитной активностью — возмущением магнитного поля Земли в момент наблюдений по данным магнитных станций.

Оказалось, что волны протонных высыпаний и электромагнитные (ионно-циклотронные) волны очень похожи по своим характеристикам. Отсюда авторы делают заключение о том, что высыпания протонов связаны с развитием, так называемой ионно-циклотронной неустойчивости, которая приводит, по мнению источника, к появлению в плазме электромагнитных волн на определенных частотах.

Читайте также: Астероиды изменившие историю Земли

Источник