Обнаружение магнитных «переключений» у Земли требует коррекции моделей космической погоды

Ученые зафиксировали ранее неизвестное явление — магнитные «переключения» (switchbacks) — в непосредственной близости от магнитосферы Земли. Это явление, ранее наблюдавшееся исключительно в окрестностях Солнца, открывает новые перспективы для понимания динамики взаимодействия нашей планеты с космической средой. Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research, основано на многолетних данных, собранных четырьмя спутниками в рамках миссии НАСА Magnetospheric Multiscale (MMS).

Миссия MMS, запущенная 13 марта 2015 года, использует тетраэдральное построение группы спутников для изучения микрофизики плазменных процессов в магнитосфере, включая магнитное пересоединение, ускорение частиц и турбулентность. Группа исследователей под руководством Эмили Макдугалл из Университета Нью-Гэмпшира обнаружила эту аномалию в магнитосфере, в области, известной как магнитосфера, где солнечный ветер отклоняется магнитным полем Земли. Эти гибридные структуры, или «обратные перегибы», предположительно, формируются в результате взрывного магнитного пересоединения — процесса, при котором линии магнитного поля Солнца, уносимые солнечным ветром, сталкиваются с земными линиями поля противоположной ориентации.

Внутри зафиксированного «переключателя» приборы MMS обнаружили инверсию магнитного поля, а также смешение земной и солнечной плазмы. Кроме того, в этой области присутствовали высокоэнергетические электроны, которые, как предполагается, вышли из южной части магнитного поля Земли, обращенной к Солнцу. Четыре зонда MMS провели детальные измерения параметров поля и скоростей частиц, что позволило подтвердить существующие теоретические модели турбулентности.

Обнаружение этих энергетически насыщенных структур так близко к Земле имеет серьезные последствия для прогнозирования космической погоды. Если такие «переключения» могут возникать локально, они потенциально могут служить точками инициации для локализованных геомагнитных бурь или непредвиденно усиливать полярные сияния. Магнитное пересоединение, являющееся причиной полярных сияний, теперь может быть изучено непосредственно вблизи нашей планеты, что упрощает сбор данных по сравнению с миссиями, направленными к Солнцу, где подобные структуры наблюдались ранее.

Этот результат указывает на то, что земное магнитное поле способно самостоятельно генерировать или усиливать турбулентность, что требует внесения корректив в действующие модели предсказания космической погоды. Масштабные события пересоединения представляют угрозу для критически важной инфраструктуры, включая энергосистемы, радиосвязь и спутниковые группировки. Понимание этих локальных, но мощных явлений, таких как магнитные переключения, становится ключом к краткосрочному прогнозированию геомагнитных возмущений. Продолжение работы миссии MMS в этом направлении, как ожидается, даст более точное понимание условий формирования этих энергетических всплесков.