|
Грозы играют в космический пинбол с космической погодой
|
|
|
|
Когда ударяет молния, электроны обрушиваются потоком. В новом исследовании исследователи из Университета Колорадо в Боулдере под руководством студента-старшекурсника обнаружили новую связь между погодой на Земле и космической погодой. Команда использовала спутниковые данные, чтобы показать, что грозы на нашей планете могут выбивать особо высокоэнергетические, или "сверхгорячие", электроны из внутреннего радиационного пояса - области космоса, окруженной заряженными частицами, которые окружают Землю подобно внутренней трубе.
|
|
|
|
Результаты работы команды могут помочь спутникам и даже астронавтам избежать опасного излучения в космосе. Это один из видов ливня, под который вы бы не хотели попасть, - сказал ведущий автор и студент Макс Файнланд.
|
|
|
|
"Эти частицы - самые страшные, или то, что некоторые люди называют "электронами-убийцами", - сказал Файнланд, который весной 2024 года получил степень бакалавра в области аэрокосмической инженерии в Калифорнийском университете в Боулдере. "Они могут проникать сквозь металл на спутниках, поражать печатные платы и могут быть канцерогенными, если попадут на человека в космосе". Исследование опубликовано 8 октября в журнале Nature Communications.
|
|
|
|
|
|
|
Полученные данные заставляют обратить внимание на радиационные пояса, которые генерируются магнитным полем Земли. Лорен Блюм, соавтор статьи и доцент Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) в Калифорнийском университете в Боулдере, объяснила, что две из этих областей окружают нашу планету: хотя они сильно смещаются с течением времени, внутренний пояс, как правило, начинается на высоте более 600 миль над поверхностью. Внешний пояс начинается примерно в 12 000 милях от Земли. Эти плавучие объекты в космосе задерживают заряженные частицы, летящие к нашей планете от Солнца, образуя своего рода барьер между атмосферой Земли и остальной Солнечной системой.
|
|
|
|
Но они не совсем герметичны. Ученым, например, давно известно, что электроны высокой энергии могут падать на Землю из внешнего радиационного пояса. Однако Блюм и ее коллеги первыми заметили подобный дождь, исходящий из внутреннего пояса.
|
|
|
|
Другими словами, Земля и космос, возможно, не так отделены друг от друга, как кажется.
|
|
|
|
"Космическая погода на самом деле управляется как сверху, так и снизу", - сказал Блюм.
|
|
Как гром среди ясного неба
|
|
|
|
Это свидетельствует о силе молнии.
|
|
|
|
Когда на Земле в небе сверкает молния, этот выброс энергии может также посылать радиоволны по спирали вглубь космоса. Если эти волны ударяются о электроны в радиационных поясах, они могут вытолкнуть их на свободу — это все равно, что встряхивать зонтик, чтобы стряхнуть воду. В некоторых случаях такие "вызванные молнией электронные осадки" могут даже влиять на химический состав атмосферы Земли.
|
|
|
|
До настоящего времени исследователи проводили только прямые измерения электронов с более низкой энергией, или "холодных" электронов, падающих из внутреннего радиационного пояса.
|
|
|
|
"Обычно считается, что внутренний пояс довольно скучный", - говорит Блюм. "Он стабилен. Он всегда на месте".
|
|
|
|
Новое открытие ее команды произошло почти случайно. Файнланд анализировал данные с выведенного из эксплуатации спутника NASA по исследованию солнечных, аномальных и магнитосферных частиц (SAMPEX), когда заметил нечто странное: скопления того, что, по-видимому, было электронами высокой энергии, движущимися по внутреннему поясу.
|
|
|
|
"Я показал Лорен некоторые из своих наблюдений, и она сказала: "Это не то место, где они должны быть", - сказал Файнланд. "В некоторых источниках утверждается, что во внутреннем поясе вообще нет электронов с высокой энергией".
|
|
|
|
Команда решила копнуть глубже.
|
|
|
|
В общей сложности Файнланд насчитал 45 всплесков электронов высокой энергии во внутреннем поясе с 1996 по 2006 год. Он сравнил эти события с данными об ударах молний в Северной Америке. И действительно, некоторые всплески электронов, по-видимому, происходили менее чем через секунду после того, как молния ударяла в землю.
|
|
Электронный пинбол
|
|
|
|
Вот что, по мнению команды, происходит: после удара молнии радиоволны с Земли запускают в космосе своего рода маниакальную игру в пинбол. Они сталкиваются с электронами во внутреннем поясе, которые затем начинают перемещаться между северным и южным полушариями Земли, перемещаясь туда и обратно всего за 0,2 секунды.
|
|
|
|
И каждый раз, когда электроны отскакивают, некоторые из них выпадают из пояса и попадают в нашу атмосферу.
|
|
|
|
"У вас есть большой сгусток электронов, который отскакивает, а затем возвращается и снова отскакивает", - сказал Блюм. "Вы увидите этот начальный сигнал, и он затухнет".
|
|
|
|
Блюм не уверен, как часто происходят такие события. В основном они могут происходить в периоды высокой солнечной активности, когда солнце выбрасывает много электронов высокой энергии, наполняя внутренний пояс этими частицами.
|
|
|
|
Исследователи хотят лучше понять эти явления, чтобы они могли предсказать, когда они могут произойти, что потенциально поможет обезопасить людей и электронику на орбите.
|
|
|
|
Файнланд, со своей стороны, благодарен за возможность изучить эти великолепные бури.
|
|
|
|
"Я даже не осознавал, насколько мне нравятся исследования, пока не взялся за этот проект", - сказал он.
|
|
|
|
Источник
|
