Аналіз бурі 2024 року показав домінування іонів Землі в кільці струму

14 листопада 2026 р. 14:19

14 листопада 2026 р. 14:19

Під час винятково потужної сонячної бурі у травні 2024 року вчені зафіксували несподіваний ефект: значну частину енергії бурі забезпечила не Сонячна система ззовні, а сама Земля. За даними супутникових вимірювань, приблизно 85% заряджених частинок , що живили збурення в магнітосфері, походили з верхніх шарів атмосфери нашої планети, а не з сонячного вітру. Додатково було виявлено рекордне ослаблення магнітного поля на 40% високо над поверхнею Землі. Про це йдеться в дослідженні, узагальненому ресурсом ScienceDaily .

Сонячна супербуря та найсильніше збурення кільця струму

Подія розпочалася, коли велика сонячна пляма за короткий час породила кілька потужних викидів плазми. Ці гігантські хмари намагніченої речовини об’єдналися дорогою до Землі та врізалися в її магнітосферу. Наслідком стала одна з найсильніших за десятиліття геомагнітних бур, що викликала полярні сяйва там, де їх зазвичай майже не буває.

У глибині магнітосфери, в області так званого кільця струму, ця буря спричинила найпотужніше магнітне збурення, яке будь-коли вимірювали в цьому регіоні. Кільце струму — це широкий пояс енергійних заряджених частинок (переважно іонів кисню та водню), що обертаються навколо Землі на висотах у тисячі кілометрів над екватором і створюють власне магнітне поле, яке частково послаблює основне магнітне поле планети.

Буря, що отримала назву «буря Геннон» або «буря до Дня матері», 10–11 травня 2024 року знизила індекс SYM-H, який характеризує силу геомагнітних збурень, до мінімуму −518 нанотесла . Це друге за силою зареєстроване збурення з 1981 року; попередня подібна подія сталася у листопаді 2004-го.

Окрім вражаючих сяйв, такі бурі можуть створювати цілком практичні проблеми: збільшувати радіаційні ризики для супутників, порушувати роботу GPS, систем зв’язку та електромереж.

Arase вперше розкрив склад частинок під час такої бурі

Детально дослідити травневу бурю вдалося завдяки японському супутнику Arase , запущеному 2016 року та керованому Японським агентством аерокосмічних досліджень JAXA. Орбіта Arase проходить саме через область формування кільця струму, а його прилади можуть вимірювати масу й енергію окремих іонів, дозволяючи визначити їхнє походження.

Супутник у надзвичайно вдалий момент пройшов крізь кільце струму незабаром після початку бурі, а згодом — коли збурення наближалося до піку. Це дало рідкісну можливість безпосередньо оцінити склад частинок під час надзвичайно інтенсивної події.

Виявилося, що іони, які прийшли з сонячного вітру, робили лише незначний внесок. Натомість домінували важкі іони кисню, що піднялися з іоносфери Землі. Загалом приблизно 85% іонів кільця струму під час бурі мали земне походження — такого співвідношення раніше не спостерігали.

Результати, опубліковані в журналі Science Advances, вказують: атмосфера Землі може значно сильніше впливати на потужність екстремальних геомагнітних бур, ніж вважалося раніше. Оскільки іони кисню важчі за типові частинки сонячного вітру, їхня перевага, ймовірно, посилила магнітне збурення і зсунула максимальну інтенсивність кільця струму ближче до планети.

40% ослаблення магнітного поля поблизу Землі

Вимірювання Arase показали ще одну вражаючу особливість події. Біля піку бурі супутник зафіксував зменшення напруженості магнітного поля на 40% приблизно на висоті 16 000 км над Землею. Подібні різкі падіння раніше зазвичай спостерігали далі від планети.

У той самий час прилади зареєстрували зменшення кількості енергійних електронів, які зазвичай циркулюють у цій області простору. Таке сильне ослаблення поля змінює траєкторії електронів, змушуючи їх виходити зі звичних орбіт. Однак науковці поки що не можуть однозначно сказати, чи саме деформація магнітного поля безпосередньо спричинила їхню втрату — для цього потрібні додаткові дослідження.

Разом ці спостереження дають нове уявлення про поведінку кільця струму під час екстремальних геомагнітних бур і підтримують гіпотезу, що незвично велика кількість важких іонів земного походження сприяла формуванню сильного збурення так близько до Землі.

Наслідки для прогнозування небезпечної космічної погоди

Результати дослідження мають важливі наслідки для прогнозування «космічної погоди». Багато сучасних моделей орієнтуються насамперед на параметри сонячного вітру, щоб оцінити очікувану силу геомагнітної бурі. Нові дані свідчать, що стан верхньої атмосфери Землі та іоносфери також може істотно впливати на підсумкову інтенсивність події.

Щоб робити точніші прогнози, необхідно краще розуміти, скільки іонів з атмосфери потрапляє в магнітосферу й як вони підсилюють кільце струму. Автори роботи вважають, що подальші супутникові місії здатні пролити світло на ці процеси.

Їхні висновки підтримують місію FACTORS , що зараз готується до розгляду в JAXA. Заплановано два супутники, які вивчатимуть механізми надходження атмосферних іонів у магнітосферу та їхню роль у формуванні геомагнітних бур.

Краще розуміння взаємодії між атмосферою Землі та сонячним вітром під час екстремальних подій може з часом підвищити точність прогнозів небезпечної космічної погоди. А це, у свою чергу, допоможе завчасно готувати системи супутникового зв’язку, навігації та енергетичну інфраструктуру до можливих збоїв.

Наука