Учёные Университета Аляски в Фэрбанксе открыли новый вид электромагнитной волны, которая транспортирует значительное количество энергии молнии в магнитосферу Земли. Это открытие, опубликованное в журнале Science Advances, может существенно повлиять на понимание радиационных поясов Земли и их воздействие на космические технологии.
Почетный профессор Викас Сонвалкар и доцент Амани Редди обнаружили новый тип волны, названной ими «зеркально отражённым свистом». Эта волна переносит энергию молний, попадающих в ионосферу на низких широтах, в магнитосферу. Энергия отражается вверх нижней границей ионосферы, находящейся на высоте около 55 миль (приблизительно 88,5 километров), в противоположное полушарие.
Ранее считалось, что энергия молнии, попадающая в ионосферу на низких широтах, оставалась в этой области и не достигала радиационных поясов. Однако исследования Сонвалкара и Редди доказали, что новый тип волны способен переносить значительное количество энергии молнии в магнитосферу.
«Общество в значительной степени зависит от космических технологий. Современные системы связи и навигации, спутники и космические аппараты сталкиваются с энергетическими частицами радиационных поясов, которые могут повредить электронику и вызвать рак. Глубокое понимание радиационных поясов и различных электромагнитных волн, в том числе тех, что возникают в результате земных молний, имеет критическое значение для человеческой деятельности в космосе», — отметил Сонвалкар.
Открытие Сонвалкара и Редди — это тип свистовой волны, названной ими «зеркально отражённый свист», так как она издает свист при воспроизведении через динамик.
Энергия молний, попадающая в ионосферу на более высоких широтах, достигает магнитосферы в виде другого типа свиста, известного как магнитосферно отражённый свист, который проходит одно или несколько отражений внутри магнитосферы.
Ионосфера — это слой верхней атмосферы Земли, характеризующийся высокой концентрацией ионов и свободных электронов. Он ионизируется солнечной радиацией и космическими лучами, что делает его проводящим и критически важным для радиосвязи, так как он отражает и изменяет радиоволны.
Магнитосфера Земли — это область пространства, окружающая планету, созданная её магнитным полем. Она служит защитным барьером, не позволяя большинству частиц солнечного ветра достигать атмосферы и наносить вред живым существам и технике.
Исследования Сонвалкара и Редди показывают, что в магнитосфере присутствуют оба типа свистов — как зеркально отражённые, так и магнитосферно отражённые.
Авторы исследования использовали данные о плазменных волнах, полученные с зондов Van Allen Probes NASA, которые были запущены в 2012 году и работали до 2019 года, а также данные о молниях из Всемирной сети обнаружения молний.
Исследователи разработали модель распространения волн, которая показала, что при рассмотрении зеркально отражённых свистящих волн энергия молнии, достигающая магнитосферы, удваивается.
Анализ данных плазменных волн, полученных с помощью зондов Van Allen Probes, подтвердил распространённость зеркально отражённых свистящих волн в магнитосфере.
Большинство молний происходит в низких широтах, которые включают в себя тропические и субтропические регионы, подверженные развитию гроз.
«Это означает, что зеркально отражённые свистящие волны, вероятно, переносят большую часть энергии молнии в магнитосферу, чем те, которые транспонируются магнитосферно отражёнными свистами», — добавил Сонвалкар.
Влияние свистящих волн, генерируемых молниями, на физику радиационных поясов и их использование в дистанционном зондировании магнитосферной плазмы изучаются с 1950-х годов.
Источник: iXBT
