Солнечная буря ускорила электроны в защитном барьере Земли

Сильнейшая геомагнитная буря вызвала необычные изменения в радиационных поясах Земли. В области, ранее считавшейся практически недоступной для высокоэнергетических электронов, частицы начали ускоряться, достигнув уровней, которые могут угрожать космической технике. Это явление было зафиксировано японским спутником «Арасэ». Международная группа исследователей, возглавляемая учеными Университета Нагои, проанализировала данные, собранные аппаратом во время мощной магнитной бури в мае 2024 года и после её завершения. Данную информацию сообщает портал Prokazan.

Учёные обнаружили, что в защищённой области околоземного пространства появились электроны с энергией более трёх мегаэлектронвольт. Эти частицы могут проходить через некоторые виды защиты спутников, создавая угрозу для их электронного оборудования.

В нормальных условиях магнитное поле Земли удерживает заряженные частицы в двух радиационных поясах Ван Аллена, которые окружают планету и содержат электроны и протоны, движение которых определяется магнитным полем.

На внутренней границе внешнего радиационного пояса существует невидимый барьер, расположенный на расстоянии около трёх радиусов Земли от её центра, который обычно препятствует проникновению наиболее энергичных электронов.

Эту особенность исследователи выявили в 2014 году, однако механизм формирования барьера до сих пор не полностью изучен. Одно из возможных объяснений связано с низкочастотными электромагнитными волнами в плазмосфере, которые могут рассеивать электроны и способствовать их выпадению из радиационных поясов в атмосферу.

Во время майской супербури 2024 года условия в околоземном пространстве резко изменились. Плазмосфера, содержащая холодные заряженные частицы, значительно сократилась, что дало электронам возможность перемещаться ближе к планете. Спутник «Арасэ» также зафиксировал интенсивные электромагнитные колебания, называемые хоровыми волнами, частота которых повышалась по мере развития бури.

Эти волны способны передавать энергию электронам при определённых условиях, когда колебания согласуются с движением заряженных частиц вдоль линий магнитного поля. Исследователи рассматривают этот процесс как основной механизм необычного ускорения электронов.

Обычно после сильной магнитной бури плотность плазмосферы восстанавливается за два дня, однако после событий мая 2024 года восстановление оказалось значительно медленнее. Специалисты оценили, что плотности плазмы потребовалось около 4,3–4,7 дня, чтобы достичь более половины первоначального значения в исследуемой области.

Из-за продолжительного снижения плотности плазмы условия для взаимодействия электронов с электромагнитными волнами сохранялись несколько дней. Учёные сопоставили результаты нескольких пролётов спутника, изучив распределение электронов по энергии и особенностям движения, а также проследив, как эти показатели изменялись на разном расстоянии от Земли.

Анализ выявил, что возле обычной границы радиационного барьера сформировалась область повышенной концентрации энергичных электронов, которая со временем становилась всё более выраженной. Исследователи полагают, что это свидетельствует о том, что частицы набирали энергию непосредственно в этой части магнитосферы, а не просто перемещались туда из внешнего радиационного пояса.

Наблюдения также показали совпадение области ускорения с участками, где спутник фиксировал наиболее интенсивные хоровые волны. Полученные результаты позволили учёным сделать вывод, что мощные геомагнитные возмущения могут создавать условия для ускорения электронов даже внутри ранее защищённых областей.

Исследование возглавил профессор Университета Нагои Ёсидзуми Миёси, а научная работа была опубликована 26 октября 2026 года в журнале «Письма по геофизическим исследованиям». Авторы считают, что открытие имеет практическое значение для космической отрасли, так как высокоэнергетические электроны могут повреждать оборудование спутников и нарушать работу электронных систем. Уточнение механизмов их появления поможет улучшить прогнозы космической погоды и оценку радиационных рисков. Таким образом, наблюдения аппарата «Арасэ» показали, что даже защищённые участки околоземного пространства могут становиться опасными для спутников во время сильных магнитных бурь.