Геомагнитный супершторм сократил защитную плазмосферу Земли
В прошлом году самая сильная геомагнитная буря, обрушившаяся на Землю более чем за два десятилетия, привела не только к нарушению работы систем GPS и интернет-соединений. Согласно исследованию, опубликованному сегодня в журнале Earth, Planets and Space, сверхшторм Гэннон также сократил защитный слой планеты из ионизированных частиц до одной пятой от его нормального размера.
Что это был за супершторм Гэннон?
Геомагнитные бури не являются редкими явлениями, но большинство из них остаются относительно безобидными. Однако особенно яркие примеры, такие как катастрофа в Кэррингтоне в 1859 году, вызывают серьезную озабоченность в обществе, зависящем от телекоммуникаций, электрических сетей и спутниковых систем. Недавние учения по ликвидации последствий стихийных бедствий показывают, что международные планы действий в чрезвычайных ситуациях требуют серьезных усовершенствований для обеспечения надлежащей защиты от следующего неизбежного геомагнитного шторма. Однако для достижения этой цели исследователям необходимо лучше понять, как эти события влияют на защитные слои планеты, такие как плазмосфера, и изменяют их.
10 мая 2024 года на Земле произошло сильнейшее за более чем 20 лет событие. Известный как шторм Гэннона или День матери, он был не таким мощным, как Каррингтонский, но все же бомбардировал планету шлейфами сверхзаряженных ионизированных солнечных частиц в результате множественных корональных выбросов массы. Хотя возникшие в результате полярные сияния были визуально впечатляющими, они предвещали сбои в работе систем GPS, спутников и электрической инфраструктуры Гэннона. Редкое полярное сияние в низких широтах, сфотографированное в Рикубецу, Япония, во время супергеомагнитной бури в мае 2024 года, самой сильной за последние 20 лет. Этот шторм вызвал экстремальное сжатие плазмосферы Земли, впервые зафиксированное с помощью прямых спутниковых измерений. Автор: Нозому Нишитани, Институт космических и околоземных экологических исследований (ISEE), Университет Нагои
Идеально расположенный спутник
Arase вращается вокруг Земли на высоте апогея около 19 950 миль в пределах своих защитных слоев плазменных волн и магнитных полей, известных как плазмосфера. Такое позиционирование означало, что спутник был идеально расположен для наблюдения за тем, что происходило, когда буря Гэннона проходила по планете. “Мы отслеживали изменения в плазмосфере с помощью спутника Arase и использовали наземные GPS-приемники для мониторинга ионосферы — источника заряженных частиц, которые наполняют плазмосферу,” — говорится в заявлении соавтора исследования и профессора Ацуки Синбори из Института космических исследований и мониторинга окружающей среды Земли при университете Нагои. “Оба слоя показали нам, насколько сильно сократилась плазмосфера и почему восстановление заняло так много времени”.
Плазмосфера имеет решающее значение для блокирования большей части смертоносного космического излучения, которое регулярно попадает на Землю от Солнца и из глубокого космоса. Без этого спутники просто не просуществовали бы долго, а такие технологии, как GPS-навигация, были бы практически бесполезны. Внешняя граница плазмосферы обычно простирается примерно на 27 340 миль над Землей, но Arase зафиксировала огромную мощность Гэннона. За девять часов плазмосфера сократилась до 5965 миль – примерно на одну пятую от своей первоначальной ширины. Когда все было сказано и сделано, на восстановление плазмосферы ушло около четырех дней. »Мы обнаружили, что шторм сначала вызвал интенсивный нагрев вблизи полюсов, но позже это привело к значительному падению концентрации заряженных частиц в ионосфере, что замедлило восстановление», — пояснил Шинбори. “Это длительное нарушение может повлиять на точность GPS, помешать работе спутников и усложнить прогнозирование космической погоды”.
Помощь в планировании следующего шторма
Плазмосфере обычно требуется день или два, чтобы восстановиться после большинства солнечных бурь, но Гэннон предложил уникальную ситуацию, называемую негативным штормом. В этих случаях содержание частиц в ионосфере резко снижается на обширных территориях планеты, поскольку высокая температура изменяет химический состав атмосферы. Это снижает количество ионов кислорода, которые необходимы для образования частиц водорода, восстанавливающих плазмосферу.
“Негативный шторм замедлил восстановление, изменив химический состав атмосферы и прекратив поступление частиц в плазмосферу. Эта связь между негативными штормами и замедленным восстановлением никогда ранее четко не наблюдалась”, — сказал Шинбори.
Теперь, когда эти эффекты наконец задокументированы, исследователи, включая Шинбори, могут лучше понять, как плазмосфере Земли удается восстанавливаться после особенно мощных геомагнитных бурь. И, что не менее важно, они узнают, сколько времени требуется для полного восстановления.
Другие статьи: