Воздействие солнечной вспышки на магнитосферу Земли

В новом исследовании, опубликованном недавно в журнале Nature Physics, исследователи из Шаньдунского университета в Китае и Национального центра атмосферных исследований в США по-новому взглянули на влияние солнечных вспышек на магнитосферу Земли. 

Ученые продемонстрировали, что эффекты солнечных вспышек распространяются по всему геокосмическому пространству за счет электродинамической связи, а не ограничиваются, как считалось ранее, атмосферной областью, где поглощается энергия излучения.

Магнитосфера расположена в области над ионосферой. Это полностью ионизированная область космоса на высоте более 1 000 км от земли. Регион окружен солнечным ветром, на него влияет и контролируется магнитное поле планеты, а также магнитное поле солнечного ветра.

Магнитосферу обычно называют защитным барьером Земли от опасных солнечных частиц, поскольку он не дает им проникнуть в другие слои атмосферы планеты.

Предыдущие исследования показали, что когда направление солнечного ветра противоположно магнитному полю магнитосферы, магнитные линии из этих двух регионов могут соединяться, а это означает, что некоторые частицы солнечного ветра могут проникать непосредственно в пространство, окружающее Землю.

«Мы спросили себя: может ли процесс вспышки, который характеризуется усиленным излучением (например солнечный ветер), не только напрямую влиять на ионосферу Земли, но также вызывать возмущения в магнитосфере?» сказал профессор Цзин Лю, один из авторов исследования.

«Чтобы ответить на этот вопрос, мы изучили серию наборов данных наблюдений, собранных глобальными системами спутниковой навигации, европейской сетью радаров некогерентного рассеяния, ионосферными спутниками на окололунной орбите и многим другим», - добавила она.

Команда изучила данные, собранные разными спутниками во время солнечной вспышки 6 сентября 2017 года. Они приняли численную геокосмическую модель, названную моделью магнитосферы-ионосферы-термосферы с высоким пространственно-временным разрешением (LTR), которая воспроизводит изменения, вызванные солнечными вспышками  между магнитосферой и ионосферой.

Результаты показали влияние солнечных вспышек на динамику магнитосферы и электродинамическое взаимодействие магнитосферы и ионосферы. Исследователи наблюдали быстрое и значительное увеличение вызванной вспышками фотоионизации полярной ионосферной E-области на высотах от 90 до 150 км.

Это явление, по-видимому, имело многочисленные последствия для геокосмического региона, включая нагрев верхних слоев атмосферы планеты на более низком уровне, реконфигурацию конвекции воздушных потоков и изменения в авроральных сияниях.

«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 энергия излучения», - пояснил 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 я планирую изучить эффекты вспышки на планетах с той же магнитосферой (таких как Юпитер, Венера и Сатурн) ».