Магнитный щит Земли оказался несимметричным: ученые выяснили почему
Ученые из Университета Оулу в Финляндии выяснили, почему волны на границе магнитосферы Земли возникают неравномерно. Компьютерные модели показали, что магнитное поле солнечного ветра по-разному подавляет их на разных участках. В условиях, которые изучила команда, волны сильнее всего развивались со стороны зимнего полушария — того, которое наклонено от Солнца. Направление магнитного поля солнечного ветра определяло, где они сосредоточатся: на утренней или вечерней стороне Земли. Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.
Магнитосфера — это область вокруг Земли, где преобладает магнитное поле планеты. Она защищает Землю от потока частиц с Солнца — солнечного ветра. Но эта защита не герметична: солнечный ветер постоянно взаимодействует с ее внешней границей, а часть его частиц и энергии проникает внутрь. Авторы изучили волны, которые возникают там, где быстрый поток солнечного ветра проходит вдоль магнитосферы.
Эти волны носят имена Кельвина и Гельмгольца. Похожие узоры иногда видны в облаках, а в реке их можно заметить там, где встречаются течения с разными скоростями: на границе потоков появляются завихрения. Сходный процесс происходит на границе магнитосферы. Такие волны встречаются и в атмосфере Солнца, и у магнитных оболочек других планет, и в межзвездной среде.
Магнитное поле Земли: как оно защищает нас от космического излучения
Исследователи уже знали, что волны на разных сторонах магнитосферы ведут себя неодинаково, но не могли полностью объяснить причину. Спутники редко пересекают участки, где волны наиболее активны, поэтому данных для разных условий солнечного ветра не хватало. Команда использовала компьютерные модели всей магнитосферы, чтобы проследить, как возникают эти различия.
Модели показали, что магнитное поле солнечного ветра огибает магнитосферу несимметрично. Оно сдерживает рост волн, но в одних местах действует сильнее, чем в других. Поэтому волны не образуют зеркальную картину по обе стороны Земли. Их распределение зависит от того, как внешнее магнитное поле взаимодействует с полем планеты.
По словам ведущего автора работы Лаури Холаппы, отправной точкой стали необычные изображения из компьютерных моделей, которые он увидел в 2020 году во время работы в NASA в качестве постдокторанта. Позже он понял, что на них видны волны Кельвина — Гельмгольца, а различия между сторонами магнитосферы связаны с одним и тем же процессом. Новая работа позволила объяснить, как эта асимметрия возникает.
Процессы на границе магнитосферы влияют на космическую погоду. На Земле ее проявления можно увидеть в виде полярных сияний, а сильные солнечные бури способны нарушить работу спутников, навигационных систем, радиосвязи и электросетей. Исследование уточняет, от чего зависит активность волн на этой границе, где солнечный ветер взаимодействует с магнитной защитой планеты.
Самое популярное
