Обнаружены два временных пояса заряженных частиц вокруг Земли
В мае 2024 года на Землю обрушилась одна из самых интенсивных солнечных бурь за последние двадцать лет, наводнившая нашу планету высокоэнергетическими заряженными частицами и создавшая условия для геомагнитной бури «экстремального» уровня, G5. Это событие породило впечатляющие авроры, видимые даже в очень низких широтах, и вызвало временные сбои в работе GPS-связи.
Используя данные со спутника Colorado Inner Radiation Belt Experiment (CIRBE), кубсата НАСА, ученые обнаружили, что буря создала две новые временные полосы энергичных частиц вокруг Земли. Эти пояса образовались между двумя поясами Ван Аллена — постоянными кольцеобразными областями, состоящими из высокоэнергетических электронов и протонов, захваченных магнитным полем Земли.
Два новых пояса Ван Аллена?
Пояса Ван Аллена — постоянные, но динамичные структуры, которые могут меняться по размеру и интенсивности в зависимости от солнечной активности. В прошлом после крупных солнечных бурь также наблюдались вневременные полосы, состоящие в основном из электронов.
Однако буря в мае 2024 года привела к появлению двух дополнительных полос с уникальными характеристиками. Самая внутренняя полоса содержала не только энергичные электроны, но и высокоэнергетические протоны, что никогда ранее не наблюдалось во временных полосах. Ученые считают, что эта особенность связана с интенсивностью и специфическим характером солнечной бури.
Открытие было сделано с помощью кубсата CIRBE, который несколько раз пролетал над магнитными полюсами планеты, находясь на низкой околоземной орбите с апреля 2023 по октябрь 2024 года. На CIRBE был установлен прибор под названием Relativistic Electron Proton Telescope integrated little experiment-2 (REPTile-2) — миниатюрная и модернизированная версия прибора, который летал на борту зондов НАСА Van Allen.
Наблюдения CIRBE позволили проследить за эволюцией этих полос, показав, что полоса, состоящая в основном из электронов, просуществовала более трех месяцев, в то время как полоса, содержащая также протоны, возможно, все еще присутствует. Долговечность этих поясов зависит от дальнейших солнечных бурь, которые могут дать энергию, необходимую для рассеивания частиц в космосе или их погружения в атмосферу Земли.
Последствия для космической безопасности
Обнаружение этих временных поясов имеет значение для безопасности спутников и космических миссий. Высокоэнергетические частицы в радиационных поясах могут повреждать электронные компоненты спутников и представлять опасность для космонавтов. В частности, спутники, которые должны достичь геостационарных орбит, пересекают пояса Ван Аллена несколько раз за время своего путешествия, подвергаясь воздействию высоких уровней радиации.
Поэтому понимание формирования и динамики этих временных поясов необходимо для разработки стратегий по снижению риска, таких как создание более устойчивых к радиации спутников или планирование окон запуска, которые минимизируют облучение в периоды интенсивной солнечной активности.
Тем временем геомагнитная буря увеличила атмосферное сопротивление на кубсате CIRBE, что привело к преждевременному снижению его орбиты. В результате спутник деорбитировал в октябре 2024 года. Тем не менее, полученные данные того стоили. «Мы очень гордимся тем, что наш крошечный кубсат сделал такое открытие», — сказал Синьлинь Ли, профессор Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) и факультета аэрокосмических инженерных наук Университета Колорадо в Боулдере.
С исследованием, опубликованным в журнале Journal of Geophysical Research: Space Physics, можно ознакомиться .