Сверхбыстрые "электронные ливни" поражают Землю гораздо чаще, чем мы думали, говорится в новом исследовании

Завтрашняя погода может быть облачной с вероятностью появления электронов, согласно недавно обнаруженному явлению в магнитном щите Земли.

Описанное как неожиданное, сверхбыстрое "выпадение электронов", это явление происходит, когда волны электромагнитной энергии проходят через магнитосферу Земли - магнитное поле, созданное в результате вращения ядра Земли, которое окружает нашу планету и защищает ее от смертоносной солнечной радиации. Затем эти электроны вылетают из магнитосферы и падают на Землю. 

Проливные электронные дожди чаще всего происходят во время солнечных бурь, и они могут способствовать появлению бореальной авроры, говорится в исследовании, опубликованном 25 марта в журнале Nature Communications.

Однако, добавили исследователи, электронные дожди могут также представлять угрозу для астронавтов и космических аппаратов, поскольку модели космической радиации в настоящее время не учитывают их.

"Хотя принято считать, что космос отделен от нашей верхней атмосферы, эти два явления неразрывно связаны", - сказал в своем заявлении соавтор исследования Вассилис Ангелопулос, профессор космической физики в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса (UCLA). "Понимание того, как они связаны, может принести пользу спутникам и астронавтам, пролетающим через этот регион". 

Ученые уже несколько десятилетий знают, что энергичные частицы периодически выпадают на нашу планету в небольших количествах. Эти частицы зарождаются на Солнце и проплывают через промежуток шириной 93 миллиона миль (150 миллионов километров) к Земле на спине солнечного ветра.

Магнитосфера нашей планеты задерживает многие из этих частиц в одном из двух гигантских радиационных поясов в форме пончика, известных как пояса Ван Аллена. Время от времени волны, генерируемые в этих поясах, заставляют электроны ускоряться и падать в атмосферу Земли.

Новое исследование показывает, что ливни электронов могут происходить гораздо чаще, чем считалось ранее.

В своем новом исследовании авторы проанализировали электронные ливни в поясах Ван Аллена, используя данные с двух спутников: космического аппарата "Исследование электронных потерь и полей" (ELFIN) - спутника размером с буханку хлеба, который вращается низко в атмосфере Земли; и космического аппарата "Временная история событий и макромасштабных взаимодействий во время суббурь" (THEMIS), который вращается по орбите за пределами поясов Ван Аллена.

Наблюдая за потоками электронов в поясах Ван Аллена сверху и снизу, команда смогла обнаружить события электронного дождя в мельчайших подробностях. Данные THEMIS показали, что эти электронные ливни были вызваны волнами Вистлера - типом низкочастотных радиоволн, которые возникают во время ударов молний и затем проходят через магнитосферу Земли.

Эти волны энергии могут ускорять электроны в поясах Ван Аллена, заставляя их переливаться и выпадать дождем на нижние слои атмосферы, обнаружили исследователи.

Кроме того, данные спутника ELFIN показали, что эти дожди могут происходить гораздо чаще, чем предполагалось в предыдущих исследованиях, и могут стать особенно распространенными во время солнечных бурь.

Существующие модели космической погоды учитывают некоторые источники выпадения электронов в атмосферу Земли (например, удары солнечного ветра), однако, по словам исследователей, они не учитывают электронные ливни, вызванные вистлер-волнами.

Высокоэнергетические заряженные частицы могут повреждать спутники и представлять опасность для космонавтов, оказавшихся на их пути. По словам авторов нового исследования, более глубокое понимание этого источника электронного дождя позволит ученым обновить свои модели, чтобы лучше защитить людей и машины, которые проводят время высоко над нашей планетой.