Невидимые космические ураганы угрожают спутникам на орбите
Ученые подтвердили существование загадочных «космических ураганов» — гигантских вихрей из плазмы, способных нарушать работу спутников. В отличие от обычных магнитных бурь, эти явления возникают в периоды солнечного «спокойствия», оставаясь почти незаметными для традиционных систем мониторинга. Новое исследование раскрывает их источники и возможные последствия.
Впервые необычное явление зафиксировали спутники в августе 2014 года над Северным полюсом. Это был гигантский вихрь из плазмы, напоминающий ураган, в верхней части атмосферы Земли — ионосфере. У него были четко выраженные спиральные «рукава» и спокойный центр, как у тропического циклона. Однако вместо облаков и ветра этот шторм состоял из заряженных частиц, движущихся под воздействием магнитного поля нашей планеты. Это был первый документально подтвержденный случай «космического шторма». Новое исследование, опубликованное в научном журнале Space Weather, раскрывает его природу.
Данные о событии 2014 года были получены с помощью спутников DMSP (программа мониторинга погоды Минобороны США) и Swarm B Европейского космического агентства (ЕКА). Один аппарат пролетел прямо через центр вихря, другой — по его краю с разницей в несколько минут. Собранная информация показала, что внутри бури кипела активность: потоки плазмы двигались с огромной скоростью, возникали перепады плотности, а электрические потоки устремлялись вверх — почти как конвекционные в обычном урагане, только в электромагнитном варианте.
Самое интересное выяснилось при анализе наземных данных. Канадская сеть мониторинга ионосферы CHAIN зафиксировала странные аномалии: сигналы GPS, проходившие через зону урагана, искажались. Так происходило из-за фазовой сцинтилляции — эффекта, похожего на мерцание звезд, но вызванного турбулентностью плазмы. Один из спутников GPS (PRN 11) показал особенно сильные помехи, которые могли серьезно повлиять на точность позиционирования. Кроме того, наземные магнитометры в Гренландии засекли резкие локальные изменения магнитного поля — до 400 нанотесла, что соответствует уровню слабой геомагнитной бури.
Обычно геомагнитные бури возникают, когда межпланетное магнитное поле направлено на юг, «открывая дверь» для солнечного ветра. Однако космический ураган 2014 года сформировался при направлении магнитного поля на север, когда активность обычно минимальна. Это значит, что подобные штормы могут оставаться незамеченными системами мониторинга, но при этом влиять на работу технологий.
Ученые предполагают, что энергия для таких ураганов проникает в магнитосферу не через дневную сторону Земли, а через магнитные «лопасти» на ночной стороне. Это создает круговые потоки плазмы над полюсом, формируя гигантский вихрь.
С развитием спутниковой навигации, авиации и телекоммуникаций в полярных регионах понимание таких скрытых явлений становится критически важным. Космические ураганы могут нарушать связь и работу GPS или выводить из строя энергосистемы. По мере того, как технологии проникают все дальше, распознавание скрытых штормов может стать ключом к обеспечению безопасности для электроники — даже когда Солнце выглядит спокойным.
Изучать верхнюю часть атмосферы и связанную с ней космическую погоду в конце июля отправились российские спутники «Ионосфера-М». Подготовили разбор об их характеристиках, задачах и принципах работы.
О том, что такое космическая погода, как она влияет на Землю и с помощью каких систем ее можно отслеживать, рассказывали в этом материале.
Самое популярное
