Магнитный щит Земли, похоже, не так уж надежен. Ученые обнаружили статистическую ловушку, из-за которой мощные буря могли казаться менее сильными.
Исследователи NASA выяснили, что традиционное представление о «потолке» мощности геомагнитных бурь может быть неверным. Проблема заключается не в самой магнитосфере Земли, а в методах измерения воздействия солнечного ветра. Данная работа опубликована в журнале Nature. Авторы исследования — Нитин Сивадас и его команда из Центра Годдарда NASA.
Магнитный щит стал жертвой статистических искажений
Магнитосфера действительно защищает нашу планету от потока заряженных частиц Солнца. При усилении солнечного ветра он вызывает движение плазмы и электрических токов в околоземном пространстве, особенно в полярных регионах. Именно с этими явлениями связаны полярные сияния.
Долгосрочные наблюдения демонстрировали интересную картину: при умеренной солнечной активности сила реакции магнитосферы возрастала линейно. Однако при особенно мощных бурях график словно упирался в невидимый потолок. Создавалось впечатление, что магнитосфера достигает какого-то предела и начинает автоматически «ослаблять» последствия космической непогоды.
Этот эффект ученые назвали насыщением. Для него было предложено множество физических объяснений. Новое исследование переворачивает все с ног на голову: возможно, никакого физического потолка на самом деле нет.
1,5 млн км между датчиком и Землей сыграли злую шутку
Ответ был найден в данных космических аппаратов WIND, ACE и DSCOVR. Они фиксируют параметры солнечного ветра в области точки Лагранжа L1 — примерно в 1,5 миллиона километров от Земли в сторону Солнца. Проблема заключается в том, что солнечный ветер может измениться за эти 1,5 миллиона километров. Кроме того, точно определить момент, когда поток достигает Земли, довольно сложно, а ударные фронты вызывают дополнительные ошибки. Эти ошибки особенно заметны во время экстремальных событий.
В результате возникла статистическая ловушка: ученые использовали крайне высокие значения солнечного ветра, зафиксированные далеко от Земли, и сопоставляли их с более умеренной реакцией магнитосферы на удар, который фактически получала наша планета.
Авторы исследования применили специальную регрессионную калибровку для устранения этого эффекта. После коррекции мнимая «стена» исчезла: связь между силой солнечного ветра и реакцией магнитосферы вновь стала практически линейной.
Расчеты показывают, что воздействие экстремальных геомагнитных бурь может быть примерно в два раза сильнее, чем считалось ранее. В то же время ученые отмечают, что для еще более экстремальных значений данных пока недостаточно, поэтому полностью исключить наличие настоящего насыщения нельзя.
Практический вывод достаточно прост: операторам электросетей и спутниковых группировок стоит учитывать возможность значительно более мощного электрического воздействия во время редких сильных солнечных бурь.