Самую сильную за два десятилетия магнитную бурю, ту самую, после которой в мае 2024 года северное сияние фотографировали на широтах, где его почти не бывает, раскачивало не только Солнце. Японский спутник Arase заглянул внутрь кольцевого тока вокруг Земли и выяснил: около 85% ионов там были кислородом из ионосферы нашей собственной планеты. Для прогнозов космической погоды это неприятная новость: модели, которые смотрят в основном на Солнце, могут недооценивать самые мощные бури.
Работа опубликована в журнале Science Advances, ее возглавил Наритоси Китамура из Института исследований космоса и окружающей среды Земли (ISEE) Университета Нагои. Детали наблюдений университет раскрыл в пресс-релизе, а в ноябре историю заново подхватили научно-популярные издания.
Коротко:
- буря 10–11 мая 2024 года — вторая по силе с 1981 года;
- главным «топливом» кольцевого тока оказался земной кислород, а не частицы солнечного ветра;
- на высоте около 16 000 км магнитное поле на пике ослабло на 40%.
Что открыли японские ученые?
Вокруг Земли, на высоте в тысячи километров над экватором, дрейфуют заряженные частицы — в основном ионы кислорода и водорода. Это кольцевой ток. Когда к планете прилетает мощный выброс солнечной плазмы, ток раздувается и ослабляет магнитное поле у поверхности. Именно это ослабление магнитометры и записывают как магнитную бурю.
Долгое время считалось, что основную массу частиц в кольцевой ток поставляет солнечный ветер. Во время бури Гэннон (ее еще называют «бурей Дня матери») картина оказалась другой. Вклад солнечного ветра был минимальным, а ионы земного происхождения доминировали так сильно, как раньше не наблюдали ни разу. Проще говоря, верхняя атмосфера Земли не просто пострадала от бури, а сама подкинула ей «дров».
«Данные были однозначными», — рассказал Китамура, комментируя долю кислорода. Одновременно спутник зафиксировал провал в числе высокоэнергичных электронов в той же области. Связан ли он напрямую с искажением поля, авторы пока не знают.
Насколько сильной была та буря?
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Даты | 10–11 мая 2024 года |
| Минимум индекса SYM-H | −518 нанотесла |
| Место с 1981 года | вторая по силе |
| Предыдущая сопоставимая буря | ноябрь 2004 года |
| Категория по шкале NOAA | G5, высшая |
| Доля кислорода из ионосферы | около 85% ионов кольцевого тока |
| Ослабление поля на высоте ~16 000 км | 40% |
| Кто измерил | спутник Arase (JAXA), запущен в декабре 2016 года |
По данным NASA Earth Observatory, американское агентство NOAA назвало эту бурю самой экстремальной с 2003 года. Сияние тогда было зеленым, фиолетовым и красным, а со спутника Suomi NPP его засняли над северными штатами США.
Как это вообще удалось измерить?
Повезло с геометрией и с приборами. Arase умеет определять массу и энергию отдельных ионов, то есть буквально отличать кислород от водорода. В мае 2024 года спутник пролетел через кольцевой ток сразу после начала бури и еще раз — около ее пика. По словам авторов, это первое одновременное наблюдение ионов кольцевого тока и солнечного ветра во время бури такой силы.
Второе важное наблюдение — место, где просело поле. Снижение на 40% зафиксировали на высоте примерно 16 000 км, заметно ближе к Земле, чем похожие провалы, описанные раньше.
Факт для разговора: Arase провел на орбите больше семи лет, прежде чем дождался бури, которая позволила напрямую «взвесить» состав кольцевого тока. А главным героем этой истории оказался не солнечный ветер, а кислород из воздуха над нашими головами.
Почему это важно?
Сильные магнитные бури — это не только красивое сияние, но и риски для спутников, навигации и энергосетей. Если ионосфера способна резко «подкачать» бурю, прогноз, построенный в основном на параметрах солнечного ветра, рискует занизить ее пик. Китамура подчеркивает, что развитие бури — вопрос не только научный, но и с последствиями в реальной жизни.
Что дальше?
Сами авторы осторожны: вывод сделан по одной, исключительно мощной буре, и нужны новые спутниковые наблюдения. Отдельно предстоит проверить, станет ли учет атмосферных ионов улучшением для моделей космической погоды. Под эти вопросы в Японии готовят проект FACTORS — миссию из двух спутников, которая должна выяснить, как ионы из атмосферы уходят в магнитосферу. Заявку собираются подать на ближайший конкурс JAXA.
Похожими вопросами, только про другую планету, займутся и две станции NASA, о маневре которых мы писали недавно: ESCAPADE изучит, как солнечный ветер взаимодействует с Марсом и уносит его атмосферу. А если вас интересует ближайшая космическая погода у Земли, загляните в наш прогноз магнитных бурь на ноябрь 2026 года.
Фото: иллюстрация — спутник Arase наблюдает ионы кольцевого тока во время супербури мая 2024 года. ERG Science Team / Университет Нагои, en.nagoya-u.ac.jp.
