В некоторые ночи жители Японии могут наблюдать на низком горизонте едва заметное красное свечение. Это не огни города и не закат, а редкие красные полярные сияния: потоки заряженных солнечных частиц, сталкиваясь с атомами кислорода в верхних слоях атмосферы, заставляют их светить мягким красным светом.
Новое исследование продемонстрировало, что такие красные сияния над Японией могут возникать на значительно больших высотах, чем считалось ранее. Специалисты Университета Хоккайдо и Окинавского института науки и технологий выяснили, что некоторые из наблюдаемых свечений формировались на высоте порядка 500−800 км над Землей.
Полярные сияния обычно можно увидеть вблизи полюсов, где солнечный ветер наиболее активно взаимодействует с магнитным полем планеты. В умеренных широтах, включая Японию, сияния редки и как правило связаны с мощными геомагнитными бурями, при этом характерной высотой красного свечения считается около 200−400 км. Новые данные заставляют ученых пересмотреть эти параметры.
Исследователи проанализировали пять эпизодов сияний, зафиксированных на Хоккайдо с июня 2024 по март 2025 года. В эти периоды интенсивные потоки солнечного ветра сжимали магнитосферу Земли — невидимый магнитный «кокон» планеты. Формальные индексы космической погоды относили такие бури к категории умеренных, однако сжатие поля оказалось аномально сильным.
Авторы исследования предполагают, что сжатие магнитосферы вызвало нагревание и расширение верхних слоев атмосферы. Область, где красные сияния обычно формируются при столкновениях частиц с кислородом, оказалась выше привычной, на высоте 500−800 км от поверхности планеты. Парадокс заключается в том, что перераспределение заряженных частиц при таком сжатии может «маскировать» истинную мощность бури для стандартных индексов — на приборах она выглядит умеренной, хотя ее эффекты по своей интенсивности ближе к сильным событиям.
Для определения высоты сияний ученые объединили данные спутников с фотографиями, сделанными наблюдателями по всей Японии. Углы, под которыми на снимках были видны дуги и полосы, а также линии магнитного поля Земли позволили восстановить пространственную структуру и протяженность свечений. Вклад любителей астрономии оказался решающим: изображения из различных точек страны позволили более детально изучить редкие события, чем это возможно только по данным официальных станций.
Практическое значение таких открытий значительно выходит за рамки просто эстетического восприятия ночного неба. Когда верхние слои атмосферы нагреваются и расширяются, спутники на низких орбитах сталкиваются с повышенным аэродинамическим сопротивлением, что приводит к более быстрому снижению высоты и необходимости в более частых коррекциях. В условиях стремительного увеличения числа аппаратов на низкой околоземной орбите понимание того, что даже «умеренные» бури могут временно поднимать плотные слои атмосферы на сотни километров вверх, становится критически важным.
Авторы исследования надеются, что учет таких эффектов позволит улучшить прогнозы космической погоды и сделать эксплуатацию спутников — от связи до навигации и наблюдения Земли — более предсказуемой и безопасной.
Фото: hi-tech.mail.ru