8 жовтня 2013 року вибух на поверхні Сонця запустив надзвукову вибухову хвилю сонячного вітру в комічне простір. Ця хвиля пройшла повз Меркурія і Венери, зіткнулася з Місяцем раніше, ніж їй був відкритий прямий шлях до Землі. Хвиля заряджених частинок завдала сильного удару магнітного поля нашої планети, запустивши ланцюгову реакцію у всіх частках навколо Землі. Два космічних зонда-близнюка Van Allen Probes (Radiation Belt Storm Probes, RBSP), що рухаються по колу в межах радіаційних поясів глибоко в магнітному полі Землі, зуміли зафіксувати ефекти ударної хвилі якраз перед подією і відразу після нього. Уже в наші дні, фахівці з Массачусетського технологічного університету проаналізували ці дані і виявили присутність раптових і сильних впливів в послідуючі ударної сонячної хвилі: виникли в результаті магнітозвуковоие хвилі, які жили всього 60 секунд, відбилися від радіаційних поясів Землі і прискорили певні частки до ультрависоких енергій.
"Ці частинки дуже легкі, але вони є ультрарелятивістських, ми їх називаємо електронами-убивцями. Ці частинки можуть пройти безперешкодно прямо через супутник. Вони рухаються з прискоренням, а їх число під час впливу сонячного викиду збільшується в десять разів всього за одну хвилину. Ми змогли практично в реальному часі бачити весь цей процес і це дійсно захоплююче, оскільки навіть з точки зору радіаційного поясу ці електрони є надто швидкими ", - Джон Фостер, заступник директора Обсерваторії Хейстек в Массачусетсі.
Опубліковані результати являють собою перші "живі" спостереження за ефектами сонячної ударної вибухової хвилі, що надаються на радіаційні пояси нашої планети, від початку і до кінця.
Ударна хвиля на місці злочину
З серпня 2012 року зонди RBSP рухаються по орбіті навколо Землі в межах радіаційних поясів Ван Аллена. Їх місія полягає в дослідженні і описі екстремальних умов навколишнього середовища в межах цих поясів, щоб в майбутньому створювати космічні апарати, менш схильні до дії високоенергетичних частинок. Одне з питань, на який прагне відповісти місія полягає у вивченні того, як радіаційні пояси дають початок ультрарелятивістських електронам - частинкам, які проносяться повз Землю зі швидкістю 1000 кілометрів на секунду, роблячи повний оборот навколо неї всього за п'ять минути. Ці високошвидкісні частки можуть бомбардувати супутники і космічні апарати, завдаючи непоправної шкоди ботів електроніці.
Два зонди RBSP рухаються по одній і тій же орбіті навколо Землі, але один з них відстає від іншого на годину. 8 жовтня 2013 року RBSP-1 абсолютно випадково опинився в правильному місці, прямо навпроти Сонця, і спостерігав радіаційні пояси безпосередньо перед тим, як ударна хвиля вразила магнітне поле Землі. Другий зонд, RBSP-2, який досяг цього ж положення через одну годину, зміг зробити запис наслідків впливу вибухової хвилі.
Удар молота по магнітному полю
Фостер і його колеги проаналізували дані цих досліджень і зуміли скласти наступну послідовність подій: як тільки сонячна хвиля зіткнулася з магнітним полем нашої планети, як каже сам Фостер, вона завдала "нищівного удару" по ньому. Але замість того, щоб зруйнувати цей бар'єр, вибухова хвиля ефективно відскочила в бік і справила хвилі, що поширюються в зворотному напрямку в формі магнітозвукових імпульсу - потужної, намагніченою звукової хвилі, яка за допомогою ланцюгової реакції в часткам магнітного поля зуміла за кілька хвилин досягти протилежного боку Землі . У цей час вчені помітили, що ця пульсація сміла в космічний простір певні частки більш низьких енергій. Електричне поле в межах імпульсу прискорило ці частинки до енергій порядку 3-4 мільйони еВ, створюючи в десять разів більше ультрарелятивістських електронів, ніж існувало раніше.
При пильному розгляді ситуації дослідники змогли ідентифікувати і механізм, за допомогою якого були прискорені ці частинки. Як виявилося, якщо швидкість частинок, що рухаються навколо Землі, збігається зі швидкістю поширення магнітозвукових імпульсу, то в них виникає резонансний дрейф. Такі частинки найбільш схильні до передачі енергії від вибухової хвилі в міру її руху в радіаційних поясах. Чим довше частка взаємодіє з пульсацією, тим більше прискорення вона набуває. Фостер каже, що подібні хвилі можуть впливати на Землю до двох разів за місяць, а досліджуваний випадок у 2013 році є незначною подією.
"Це був задоволений слабкий удар. Ми знаємо, що вони можуть бути набагато сильніше. Взаємодія між сонячним вітром і магнітосферою Землі може створювати радіаційні пояси багатьма способами, деякі з яких можуть зайняти місяці, інші - дні. Процес передачі енергії займає від кількох секунд до кількох хвилин. Ми все це знаємо, але насправді це всього лише верхівка айсберга в нашому пізнанні фізики радіаційних поясів ".
зображення:
На цій ілюстрації зображена магнітосфера Землі з високоенергетичними частинками радіаційних поясів Ван Аллена (показані червоним). Показані різні процеси, відповідальні за прискорення частинок до релятивістських енергій. Джерело: Nasa
За інформацією Массачусетського технологічного університету .
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.