Длительные наблюдения за так называемыми протонными высыпаниями помогли российским ученым доказать, что эти «дожди» и вспышки геомагнитной активности связаны между собой. Это позволяет использовать такие частицы и волны, которые они вызывают, для того, чтобы следить за состоянием магнитного щита Земли. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ) со ссылкой на статью в научном журнале Geophysical Research Letters.

«Мы показали, что электромагнитные волны, возбуждаемые в результате ионно-циклотронной неустойчивости, играют также большую роль в динамике электронов радиационных поясов. Получается, что многие явления в околоземном космосе тесно взаимосвязаны», — рассказал один из авторов работы Андрей Демехов из Полярного геофизического института.

В отличие от Венеры и многих других планет Солнечной системы, у Земли достаточно мощное магнитное поле. Его порождают потоки расплавленного металла, которые непрерывно циркулируют внутри жидкой части ядра нашей планеты. Эта особенность Земли критически важна для того, чтобы на ее поверхности существовала жизнь. Дело в том, что ее магнитное поле отражает или захватывает космические лучи и защищает Землю от солнечного ветра и мощных вспышек на Солнце.

В космосе оно проявляет себя в виде так называемых поясов ван Аллена — двух особых областей на орбите, которые расположены на расстоянии в 6 и 58 тыс. км от Земли. Как выяснили ученые еще во второй половине прошлого века, внутри этих зон скапливаются электроны и протоны высоких энергий, пойманные магнитным полем Земли.

При определенных условиях, к примеру, при появлении мощных вспышек на Солнце эти частицы сбегают из поясов и проникают в атмосферу в виде так называемых высыпаний, своеобразных электронных и протонных «дождей». Они вызывают помехи в радиоэфире и красивые полярные сияния в высоких широтах.

Демехов и его коллеги изучали один из подтипов подобных протонных дождей, LPEP. Они периодически проникают в магнитосферу нашей планеты во времена значительной солнечной активности. Ученые достаточно давно считают, эти частицы порождают особые электромагнитные колебания в околоземном пространстве и верхних слоях атмосферы, которые помогают электронам сбегать из поясов ван Аллена. Однако однозначных свидетельств этого они пока не нашли.

Российские физики восполнили этот пробел, анализируя данные, которые на протяжении полугода собирали научные спутники из серии POES. Их вывело в космос Управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA). Эти аппараты работают на высоте 700-850 км, что сделало их идеальным средством для наблюдений за протонными дождями в масштабах всей планеты.

Опираясь на собранные данные, Демехов и его команда построили глобальную карту высыпаний и подсчитали, как вероятность их появления и интенсивность зависят от широты и местного времени. Далее они сопоставили этот набор данных с тем, как менялась геомагнитная активность в те времена, когда в тех или иных регионах планеты возникали протонные дожди.

Оказалось, что высыпания этих заряженных частиц почти всегда совпадали по времени и месту появления с очагами так называемой ионно-циклотронной неустойчивости. Этот феномен непосредственно связан с возникновением полярных сияний, волн нестабильности и проникновением электронов из поясов ван Аллена в атмосферу.

Как именно работает эта связь, ученые пока не выяснили. Однако уже сейчас можно говорить, что протонные высыпания и вспышки геомагнитной активности напрямую связаны между собой. По мнению ученых, дальнейшие наблюдения за этими частицами помогут составлять более точные прогнозы космической погоды, что крайне важно для защиты спутников и экипажей космических кораблей.