Геомагнитные бури возникают вследствие процесса магнитного пересоединения, который представляет собой изменение направления силовых линий под воздействием солнечного ветра. Исследователи создали метод визуализации на основе рентгеновского излучения, возникающего на границах магнитосферы.
Магнитосфера, формируемая магнитным полем Земли, служит защитным барьером, который отклоняет солнечный ветер — поток заряженных частиц, который непрерывно движется от Солнца во все стороны, включая нашу планету. Этот магнитный щит охраняет атмосферу, здоровье всех живых существ и технологии, чувствительные к излучению, в околоземном пространстве, в первую очередь спутники связи.
Тем не менее, магнитосфера не является непробиваемой. Процесс, известный как «магнитное пересоединение», способен временно разрушить этот защитный барьер во время мощного солнечного ветра, вызывая интенсивные энергетические колебания в околоземной среде. С ростом человеческой активности на орбите понимание и предсказание изменчивой космической погоды становятся крайне важными.
<p align="center"><iframe src="https://giphy.com/embed/h3n1jlwSUzSMIB4Dlf" width="480" height="350" style="" frameBorder="0" class="giphy-embed" allowFullScreen></iframe><p>
Ключевым аспектом понимания этих нарушений является измерение так называемой «скорости повторного подключения», которая количественно определяет эффективность процессов пересоединения. На протяжении многих лет ученые пытались оценить эту скорость различными способами, включая полеты космических аппаратов через зоны повторного подключения и наблюдение солнечных вспышек с помощью дистанционного зондирования.
Однако традиционные методики обеспечивают лишь локальные снимки магнитного пересоединения или ограничиваются определенными, зачастую нестабильными условиями. Получение целостной и согласованной картины, которая могла бы сократить разрыв между локальными и глобальными показателями, остается сложной задачей.
Группа исследователей под руководством доцента Йосуке Мацумото из Института перспективных академических исследований Университета Тиба, Япония, испытывает новый подход, использующий мягкое рентгеновское излучение для измерения частоты повторного подключения. Результаты данного исследования опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
В данном исследовании ученые предлагают применять мягкое рентгеновское излучение, которое естественным образом появляется при взаимодействии частиц солнечного ветра с нейтральными атомами водорода на границах магнитосферы.
Команда провела вычисления на суперкомпьютере Fugaku, объединив глобальное магнитогидродинамическое моделирование магнитосферы Земли с высоким разрешением и модель мягкого рентгеновского излучения. В рамках моделирования они проанализировали, как рентгеновские лучи, связанные с повторным подключением, выглядят в точке, расположенной на расстоянии от Земли до Луны, в условиях сильного солнечного ветра. Эта точка обзора примерно соответствует перспективному рентгеновскому спутнику типа GEO-X, запуск которого ожидается в ближайшее время.
Исследователи, проанализировав результаты моделирования, пришли к выводу, что наиболее яркое рентгеновское излучение визуализируется в виде четко выраженных острых узоров, которые прямо отражают структуру магнитного поля вокруг зон пересоединения. Измерив угол раскрытия этих ярких участков, ученые подтвердили, что глобальная скорость повторного подключения полностью соответствует теоретическим прогнозам и предыдущим лабораторным измерениям.
Корреляция ярких проявлений мягкого рентгеновского излучения с частотой повторного подключения предоставляет исследователям новый метод оценки этого важного параметра состояния магнитосферы. Визуализация рентгеновских лучей на границе магнитосферы, обращенной к Солнцу, теперь потенциально может количественно оценить приток энергии солнечного ветра в магнитосферу Земли. Это делает рентген новым неожиданным инструментом в прогнозировании космической погоды.
Фото: hi-tech.mail.ru