Звідки беруться магнітні бурі?

За допомогою супутників системи Cluster Європейського космічного агентства вчені з’ясували, чому над Землею виблискує полярне сяйво і вирують магнітні бурі.

Китайський учений Джинбін Као (Jinbin Cao, Key Laboratory of Space Weather) разом із американськими та європейськими колегами вивчав дані, зібрані під час експедицій супутників Cluster. Найбільше дослідників цікавило, як народжувалися й розвивалися магнітні бурі в центральній ділянці магнітосфери Землі. За два роки (2001-й і 2002-й) вони налічили 67 так званих суббур у центрі магнітосферного хвоста (ділянка космосу на нічному боці Землі, де частки сонячного вітру витягують у земного магнітного поля довгий хвіст).

Магнітосфера, найвіддаленіша земна оболонка, закриває планету від космічного випромінювання. Вона утворюється завдяки взаємодії плазми сонячного вітру з магнітним полем Землі. Енергія часток сонячного вітру, що проникають у магнітосферу, вивільняється у вигляді послідовних вибухів — так званих магнітних суббур. Вони тривають пару годин і викидають електрони й інші заряджені частки у напрямку Землі. При цьому можемо спостерігати прекрасне світлове шоу у високих широтах північної та південної півкуль. Викликають їх переважно енергетичні електрони, що сковзають по спіралі уздовж силових ліній магнітного поля Землі й зіштовхуються з атомами в атмосфері на висоті близько ста кілометрів. Ці ж суббурі збурюють іоносферу Землі і є причиною виникнення й розвитку магнітних бур, що заважають прийому GPS-сигналів і системі зв’язку між Землею та супутниками.

Та яким чином частки високих енергій направляються до Землі? Яку роль у цьому відіграють так звані BBFs? Це високошвидкісні потоки наелектризованого газу або вихлюпові високошвидкісні течії плазми (bursty bulk flows) у магнітному полі Землі. Вони переносять величезну кількість маси й енергії, ставши джерелом магнітних збурень, що мчать до Землі під час магнітних бур зі швидкістю понад 300 кілометрів за секунду. BBFs були відкриті у 1980-ті роки і стали одним із кандидатів на пояснення цього механізму.

Власне, тільки тепер Као і його колеги підтвердили цю гіпотезу. Виявлені ними 67 суббур супроводжували 209 вихлюпів (BBFs). «Уперше можна сміливо стверджувати, що всі суббурі супроводжуються BBFs», — заявив учений.

Є й інший важливий результат цієї роботи: виявилося, що BBFs у середньому тривають удвічі довше, ніж вважали раніше, а саме, до 18 хвилин 25 секунд.