Как солнечные выбросы защищают Землю от космических лучей: новые открытия российских и зарубежных ученых

Недавние исследования российских и зарубежных ученых показали, что корональные выбросы и другие формы активности Солнца влияют на космические лучи и защищают нашу планету двумя разными способами в зависимости от скорости движения выбросов солнечной материи. Это открытие может найти практическое применение для предсказания эффективности геомагнитных возмущений.

Земля и другие планеты Солнечной системы находятся внутри гелиосферы, которая является гигантским "пузырем" из плазмы солнечного ветра диаметром в сотни астрономических единиц. Этот "пузырь" пронизан магнитным полем светила и заметно отличается по свойствам от материи межзвездной среды.

Уже в первой половине XX века американский физик Скотт Форбуш заметил, что гелиосфера и присутствующее в ней магнитное поле играют важную роль в защите Земли от потока космических лучей. Ученых давно интересует, какую роль в этой защите играют вспышки и выбросы корональной массы на Солнце, чье появление часто сопровождается Форбуш-понижениями, резким снижением в интенсивности космических лучей.

Группа астрономов под руководством Ильи Лагойды сделала большой шаг к получению подобных сведений в ходе анализа данных, которые были собраны научным прибором PAMELA, установленным на борту российского спутника "Ресурс-ДК1". Этот прибор наблюдал за тем, как менялись свойства и концентрация космических лучей в околоземном пространстве в промежутке между 2006 и 2016 годами, что дало ученым уникальную возможность напрямую наблюдать за взаимодействиями выбросов Солнца с космическими лучами.

Анализ данных, собранных при помощи PAMELA, указал на существование двух разных типов Форбуш-понижений, которые возникали при выбросах Солнца с разной скоростью движения. Если поток солнечной плазмы двигался со скоростью выше 1 000 километров в секунду, то интенсивность космических лучей падала заметно сильнее и при этом она снижалась на более долгий срок, чем при более медленных корональных выбросах.

Ученые зафиксировали и в том, какие типы заряженных галактических частиц высоких и низких энергий больше всего затрагивали оба типа Фобуш-понижений. Это указывает на то, что выбрасываемое вещество Солнца должно по-разному взаимодействовать с космическими лучами, сильнее воздействуя на частицы с более низкой энергией при относительно высокой скорости движения корональных выбросов.

Собранные данные помогут астрономам улучшить прогнозы "космической погоды" и оценку того, какую угрозу для жизни людей и работы спутников на орбите могут нести космические лучи при разных уровнях активности Солнца. Для этого, однако, необходимы дальнейшие наблюдения за взаимодействиями выбросов светила и потоков космических лучей.