Электроны с высокой энергией обнаружены во время супербури
В мае 2024 года, во время солнечной супербури, исследователи обнаружили электроны с очень высокой энергией в области околоземного пространства, ранее считавшейся почти недоступной для таких частиц. Спутниковые данные показали, что электроны могли ускоряться непосредственно в этой области, что ставит под сомнение традиционные представления о их происхождении. Результаты работы были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
Землю окружают радиационные пояса Ван Аллена, в которых магнитное поле удерживает заряженные частицы. Для наиболее энергичных электронов во внешнем поясе существует четкая внутренняя граница, известная как «непроницаемый барьер». Этот барьер, однако, не является физическим препятствием, а представляет собой особенность распределения частиц в пространстве.
Команда, возглавляемая Есидзуми Миеси из Нагойского университета, провела исследование на основе данных, собранных японским спутником Arase. Этот спутник одновременно измеряет энергичные электроны, магнитное поле, плазменные волны и плотность плазмы, что позволяет исследователям сопоставлять изменения в окружающей среде с поведением частиц.
Во время восстановления после майской супербури внутри обычной границы наблюдалось резкое увеличение числа электронов с энергией около трех мегаэлектронвольт. Анализ их распределения показал локальный максимум, который постепенно усиливался. Это наблюдение указывает на то, что электроны ускоряются на месте, что сложно объяснить лишь переносом частиц из более удаленных областей.
Одним из вероятных источников энергии для ускорения электронов являются хоровые волны — естественные электромагнитные колебания в плазме. Через резонансное взаимодействие эти волны могут передавать электронам энергию, подобно тому, как толчки могут заставить раскачиваться качели.
Супербуря значительно изменила плазмосферу: область плотной холодной плазмы сократилась, а ее восстановление затянулось. Это создало условия, при которых интенсивные хоровые волны образовались ближе к Земле, чем обычно, что позволило им разгонять электроны до экстремальных энергий.
Полученные результаты имеют важное значение для оценки радиационной опасности для спутников. Однако это не означает, что магнитное поле Земли исчезает или что защита на поверхности планеты разрушена. Исследование демонстрирует, что в условиях исключительных космических бурь привычные границы распределения опасных для аппаратуры частиц могут изменяться.
