Группа ученых, включающая специалистов из Сибирского Федерального университета (СФУ), совершила значительный прогресс в понимании механизмов возникновения магнитных бурь на Земле. Исследователи разработали новый математический инструмент, способный прогнозировать возмущения магнитного поля планеты, вызванные солнечным ветром. Этот инновационный подход, описанный в Frontiers in Astronomy and Space Sciences, основан на анализе статистических данных, собранных с искусственных спутников Земли.
Солнечный ветер представляет собой постоянный поток заряженных частиц, включая ионы, протоны и электроны, которые Солнце испускает во всех направлениях. Эти частицы движутся с впечатляющей скоростью, достигающей 500-600 километров в секунду. Когда они приближаются к Земле, то сталкиваются с ее магнитным полем, известным как магнитосфера, которая действует как защитный барьер.
Магнитосфера Земли имеет сложную конфигурацию, вытянутую в направлении движения потока солнечных частиц. Однако периодически в этом защитном экране образуются разрывы, через которые заряженные частицы проникают внутрь, вызывая значительные колебания магнитного поля планеты, известные как магнитные бури.
Для более глубокого понимания причин возникновения этих разрывов необходимо детальное изучение процессов, происходящих на границе магнитосферы, где происходит торможение солнечного ветра. С этой целью ученые СФУ в сотрудничестве с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали математический инструмент, позволяющий прогнозировать поведение магнитных полей и электрических токов в области перед магнитосферой Земли.
Исследователям удалось создать математическую модель, описывающую воздействие солнечного ветра на границу магнитосферы и распределение межпланетного магнитного поля солнечного происхождения вокруг этой границы. При разработке модели были использованы данные, полученные с искусственных спутников Земли за период с 1995 по 2022 год, которые находятся в открытом доступе.
Профессор Николай Еркаев с кафедры прикладной механики СФУ отметил, что обширная база данных позволила выявить ряд интересных фундаментальных закономерностей. Среди них - значительное усиление межпланетного магнитного поля перед границей магнитосферы, а также существенные смещения самой границы в зависимости от направления пришедшего солнечного магнитного поля.
Особое внимание ученые уделили роли направления межпланетного магнитного поля по отношению к магнитному полю Земли. Было установлено, что при противоположной направленности этих полей граница магнитосферы частично открывается, образуя брешь. Через эту брешь внутрь магнитосферы проникают электрические токи и энергичные заряженные частицы, что приводит к возникновению магнитных бурь.
