Учени са направили първите подробни наблюдения за това как супербуря компресира плазмосферата на Земята и разкриват защо за възстановяването са били нужни повече от четири дни, засягайки навигационните и комуникационните системи.
Супербурята Ганън от май 2024 г. свива плазмосферата на Земята до част от обичайния ѝ размер, планетарно свиване, толкова силно, че се разпространява през спътници, GPS сигнали и горните слоеве на атмосферата. Нови измервания от японския космически кораб "Арасе" разкриват колко драматично се е сринал защитният плазмен пашкул на Земята и защо е имал трудности да се възстанови.
В рецензирано проучване, публикувано в Earth, Planets and Space, изследователи, ръководени от Ацуки Шинбори (Atsuki Shinbori) от Университета в Нагоя, анализират данни от космическия кораб "Арасе" (Arase), заедно с наземни GPS сензори, за да уловят най-подробния поглед досега върху това как плазмосферата и йоносферата на Земята са се държали по време на най-силната геомагнитна буря от повече от двадесет години. Екипът установява, че външната граница на плазмосферата се е сринала от приблизително 44 000 километра над Земята до едва 9 600 километра в рамките на девет часа и че възстановяването се е удължило за повече от четири дни, много по-дълго от която и да е буря, която е наблюдавал японския спътник. Тези наблюдения дават нови прозрения за това как екстремните слънчеви събития нарушават плазмената среда, която защитава спътниците и комуникационната инфраструктура.
Преди бурята плазмосферата образува широк, тих пръстен от студена плазма, въртяща се съвместно с магнитното поле на Земята. С настъпването на супербурята, множество изхвърляния на коронална маса разтърсват магнитосферата, предизвиквайки внезапно свиване, на което "Арасе" става свидетел от необичайно благоприятна орбита. Инструментите на сателита регистрират рязък спад в електронната плътност, докато плазмосферата се свива до почти една пета от нормалния си радиус. Този колапс скоро беше отразен в наземни GPS измервания, които показаха необичайни дневни пикове в общото електронно съдържание над високи географски ширини и силен поток от плътна плазма, преминаващ през полярната шапка.
Сателит на правилното място в правилния момент
"Проследихме промените в плазмосферата, използвайки спътника "Арасе", и използвахме наземни GPS приемници, за да наблюдаваме йоносферата, източникът на заредени частици, които пълнят плазмосферата. Мониторингът на двата слоя ни показа колко драстично се е свила плазмосферата и защо възстановяването е отнело толкова време", обяснява д-р Шинбори.
"Арасе" пресича вътрешната магнитосфера многократно по време на най-интензивните часове на бурята, картографирайки област от космоса, която почти никога не се наблюдава по време на толкова силно смущение.
Измерванията му потвърждавт, че плазмопаузата, острият външен ръб на плазмосферата, се е сринала от L = 7 до 1.5 ( L - понижение в наблюдаваната електронна плътност), място толкова ниско, че само няколко документирани бури са избутвали плазмопаузата толкова надолу. Сривът е бил мигновен, но възстановяването - не.
С отшумяването на бурята, плазмосферата би трябвало да започне да се презарежда с нови йони, издигащи се нагоре от йоносферата. Вместо това, "Арасе" наблюдава бавно, неравномерно възстановяване, което отнема повече от четири дни, време за презареждане значително по-бавно от типичните бури, предизвикани от изхвърлянията на коронална маса (CME).
На земята, GPS приемниците показват защо. Йоносферата е навлязла в основна отрицателна фаза на бурята, химическо и плътностно изчерпване, предизвикано от интензивно нагряване във високи географски ширини. Загубата на кислородни йони е лишила плазмосферата от водород, необходим за възстановяване на структурата ѝ, прекъсвайки веригата ѝ за доставки при източника.
Времева серия на индекса на хоризонталното симетрично смущение, L–t диаграми на електронната плътност b и d във вътрешната магнитосфера, наблюдавана от спътника Arase за преминаванията в и извън лентата, и времева серия на средната електронна плътност c и e в диапазон на L-стойности от 2,5–3,0 за преминаванията в и извън лентата през периода 7–21 май 2024 г. Вертикалната пунктирана линия в панел ( a ) показва времето на начало на супергеомагнитната буря през май 2024 г. Двете вертикални пунктирани линии в панелите ( c ) и ( e ) показват времето на начало на изчерпването на електронната плътност и времето, необходимо за достигане на електронната плътност преди началото на геомагнитната буря. Хоризонталните стрелки в панелите ( c ) и (e) представляват времевата скала на плазмосферното презареждане. Долните параметри показват времето и местоположението на спътника Arase. Панел ( f ) показва конфигурацията на орбитата на спътника Arase в слънчеви магнитни (SM) координати. Кредит: Shinbori, A., Kitamura, N., Yamamoto, K. et al.
Невидимото разрушаване, което забавя заздравяването на плазмосферата
"Отрицателната буря забавя възстановяването, променяйки атмосферната химия и прекъсва подаването на частици към плазмосферата. Тази връзка между отрицателните бури и забавеното възстановяване никога преди не е била ясно наблюдавана", заявява д-р Шинбори.
Тези отрицателни бури се случват в магнитните ширини от полярната шапка до средните ширини и продължават повече от два дни. GPS картографирането показва широко разпространено изчерпване на електронното съдържание, потвърждавайки, че химичният състав на йоносферата се е променил достатъчно, за да намали потока от йони в близкото до Земята пространство. Плазмосферата не би могла да се възстанови без този поток. Екипът също така установява, че това продължително изчерпване съвпадна с най-дългия период на зареждане на бури, документирани от "Арасе" от нейното стартиране през 2016 г.
Последиците са практични и непосредствени. По време на събитието през 2024 г. няколко спътника усещат електрически аномалии, точността на GPS се влошава и радиокомуникациите са нарушени. Информацията за това колко дълбоко една супербуря може да компресира плазмосферата и колко време отнема на тази система да се възстанови, предлага съществено ограничение за прогнозиране на въздействието на бъдещото екстремно космическо време. В по-широк план, откритията разкриват тясна връзка между йоносферната химия и магнитосферната структура по време на най-мощните слънчеви бури, връзка, която ще оформи начина, по който учените се подготвят за следващия слънчев максимум.
Справка: Shinbori, A., Kitamura, N., Yamamoto, K. et al. Characteristics of temporal and spatial variation of the electron density in the plasmasphere and ionosphere during the May 2024 super geomagnetic storm. Earth Planets Space 77, 181 (2025). https://doi.org/10.1186/s40623-025-02317-3
Източник: A Massive Geomagnetic Superstorm Crushed Earth’s Plasma Shield, Nagoya University
Още по темата
Космос
400-годишна загадка на Слънцето е разкрита: Защо слънчевите петна са толкова стабилни
Космос
Нашето слънце може би е закъсняло за суперизригване, по-силно от милиарди атомни бомби
Земята
Слънчевият максимум може да ни удари по-силно и по-рано, от предположенията. Колко опасен ще бъде максимумът на Слънцето?
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
4I4ATA
Нов, скрит досега вход в пирамидата на Микерин е открит по аномалии при сканиране
YKoshev
Престижна награда от БАН спечели главният редактор на НаукаOFFNews
Johnny B Goode
Престижна награда от БАН спечели главният редактор на НаукаOFFNews
Gunteer
Престижна награда от БАН спечели главният редактор на НаукаOFFNews