Учёные из Университета Колорадо в Боулдере обнаружили связь между космической погодой и погодой на Земле. Команда исследователей под руководством студента-бакалавриата Макса Файнланда обнаружила, что грозы на нашей планете могут вытеснять высокоэнергетические электроны из внутреннего радиационного пояса, что может представлять опасность для спутников и астронавтов.

По словам Файнланда, «эти частицы — самые страшные, их некоторые называют "электронами-убийцами". Они могут проникать сквозь металл спутников, поражать платы и могут быть канцерогенными, если попадут на человека в космосе».

Визуализация, показывающая, как линии магнитного поля (голубые линии) вращающиеся вокруг Земли, могут захватывать заряженные частицы (жёлтые линии). Источник: UCLA EPSS / NASA SVS

Команда исследователей использовала данные с ныне выведенного из эксплуатации спутника NASA SAMPEX (Solar, Anomalous, and Magnetospheric Particle Explorer), чтобы показать связь между погодой на Земле и космической погодой. Они обнаружили, что грозы на нашей планете могут вытеснять высокоэнергетические электроны из внутреннего радиационного пояса, что может представлять опасность для спутников и астронавтов.

Внутренний радиационный пояс — это область пространства, окутанная заряженными частицами, которые окружают Землю. Этот пояс генерируется магнитным полем Земли и состоит из двух регионов: внутреннего и внешнего радиационных поясов. Внутренний пояс, как правило, начинается более чем в 970 километрах над поверхностью Земли, а внешний пояс начинается примерно в 19000 километрах от Земли.

Когда в небе над Землёй сверкает молния, этот всплеск энергии может также излучать радиоволны, спиралью устремляющиеся вглубь космоса. Если эти волны сталкиваются с электронами в радиационных поясах, они могут вытолкнуть их. В некоторых случаях такие «выпадения электронов, вызванные молнией» могут даже влиять на химию атмосферы Земли. До настоящего времени исследователи собирали только прямые измерения более низкоэнергетических или «холодных» электронов, падающих из внутреннего радиационного пояса.

Визуализация радиационных поясов, окружающих Землю. Источник: NASA

Всего Файнланд насчитал 45 всплесков высокоэнергетических электронов во внутреннем поясе с 1996 по 2006 год. Он сравнил эти события с записями ударов молний в Северной Америке: некоторые из всплесков электронов, казалось, происходили менее чем через секунду после удара молнии в землю.

По версии команды, после удара молнии радиоволны с Земли врезаются в электроны во внутреннем поясе, которые затем начинают мгновенно перемещаться между северным и южным полушариями Земли — перемещаясь туда и обратно всего за 0,2 секунды. И каждый раз, когда электроны отскакивают, некоторые из них «выпадают» из пояса и попадают в нашу атмосферу. Пока что у учёных нет понимания, как часто происходят такие события. Они могут происходить в основном в периоды высокой солнечной активности, когда солнце извергает много высокоэнергетических электронов, наполняя внутренний пояс этими частицами.

Учёные планируют продолжить исследования, чтобы лучше понять механизмы, которые приводят к выпадению высокоэнергетических электронов из внутреннего радиационного пояса. Они также надеются, что их работа может привести к новым методам защиты спутников и астронавтов от вредного воздействия космической радиации.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

Подробнее на iXBT