Землю окружают радиационные пояса Ван Аллена — огромные кольца в форме пончика из высокоэнергетических заряженных частиц, в основном исходящих от Солнца, которые захвачены магнитным полем нашей планеты, или магнитосферой. Пояса не дают опасному излучению достичь атмосферы Земли, но также могут представлять опасность для находящихся поблизости космических аппаратов.
Когда Солнце направляет поток солнечного ветра в сторону Земли, это может привести к ускорению частиц в поясах Ван Аллена, что приведет к еще более опасному повышению уровня радиации.
Теперь исследования Сантолика и его команды показывают, что особенно интенсивный супершторм, такой как событие Кэррингтона 1859 года, может усилить радиацию пояса Ван Аллена до более экстремальных уровней, чем предполагалось ранее. Это происходит благодаря особому типу электромагнитных волн, известному как хоровая волна. Статья опубликована в журнале AGU Advances.
Хоровые волны — это своего рода «свистящие» волны, названные так по звуку, издаваемому радиоприемником при их обнаружении. Эти естественные волны струятся по «океану» заряженных частиц или плазме, которые окружают Землю, включая пояса Ван Аллена.
Во время геомагнитных бурь хоровые волны, возникающие вблизи геомагнитного экватора Земли, обычно ускоряют частицы, захваченные поясами Ван Аллена, повышая уровень радиации. Но когда эти волны распространяются в более высоких широтах, они чаще всего могут выбивать захваченные частицы, рассеивая их в атмосфере и снижая уровень радиации.
До сих пор лишь немногие исследования рассматривали чистые эффекты этих процессов во время особенно интенсивных космических бурь. Чтобы получить более ясную картину, исследователи собрали волновые данные с зондов Van Allen от NASA вокруг экватора и космического корабля Cluster Европейского космического агентства в высоких широтах. Они использовали эти данные для запуска 2D-моделирования частиц пояса Van Allen, сталкиваемых хоровыми волнами во время экстремальных бурь.
Моделирование показывает, что экстремальный шторм усилит низкоширотные хоровые волны, значительно ускорив частицы Ван Аллена и повысив уровень радиации. Однако, вопреки ожиданиям, высокоширотные хоровые волны не усилятся аналогичным образом, поэтому любое рассеяние частиц не будет достаточным, чтобы компенсировать увеличение ускорения частиц.
В целом хоровые волны увеличат уровень радиации до уровня, значительно превосходящего все ранее измеренные в космическую эпоху, что создаст особенно суровые условия для инфраструктуры.
Авторы пишут, что эти результаты могут помочь в подготовке к будущим экстремальным событиям. Они также могут углубить понимание радиационных поясов Юпитера и Сатурна, которые испытывают электромагнитные волны, похожие на хоровые волны вблизи Земли.
