Последствия космических ураганов сравнимы с обычными магнитными бурями. И все же эти недавно открытые катаклизмы опаснее — ведь возникают они на фоне абсолютного спокойствия.
Исследование в журнале Space Weather изучило спутниковые и наземные данные первого известного космического урагана, наблюдавшегося в 2014 году. Эта скрытая вихревая структура была активной электродинамической бурей, способной вызывать реальные и потенциально разрушительные эффекты космической погоды.
«Космический ураган сформировался в очень спокойных условиях. Солнечная активность была низкой», — рассказал ведущий автор исследования Шэн Лу из Шаньдунского университета в Китае.
Ураган был обнаружен на снимках метеорологических спутников Пентагона DMSP. Он представлял собой огромную спираль с центром над северным магнитным полюсом, изогнутыми «рукавами» и темным «глазом» в середине, которая слабо светилась — но это не было обычным полярным сиянием.
Два спутника пролетели сквозь бурю с разницей в несколько минут. DMSP F17 прошел через центр, а Swarm B Европейского космического агентства задел край. Собранные данные показали впечатляющую картину: это активная вихревая система в ионосфере Земли, с быстрыми потоками плазмы, сдвигами плотности и восходящими электрическими токами — как обычный ураган, только электромагнитный.
Наземные и спутниковые данные Канадской высокоширотной ионосферной сети CHAIN еще больше запутали картину. GPS-сигналы, проходящие через внешние области урагана, подверглись фазовым искажениям — мерцанию, возникающему, когда турбулентность плазмы влияет на радиоволны. Один из спутников, PRN 11, показал особенно сильные помехи с индексом сцинтилляции 0,81, что достаточно для значительного снижения точности позиционирования.
Тем временем наземные магнитометры в Гренландии зафиксировали резкие локальные изменения магнитного поля Земли до 400 нанотесла — значения, сопоставимого по величине с наблюдающимися во время слабых магнитных бурь.
Невидимая буря, которую никто не ожидал
Самое удивительное в космических ураганах — что они могут формироваться в совершенно неожиданных условиях, при спокойной космической погоде.
Большинство геомагнитных бурь и впечатляющих полярных сияний происходят, когда межпланетное магнитное поле (ММП) направлено на юг, по сути «пробивая брешь» в магнитном поле Земли и позволяя заряженным частицам солнечного ветра проникать внутрь. А космический ураган 2014-го сформировался при северной ориентации ММП, которая обычно «закрывает дверь» для геомагнитной активности. В результате такие бури часто остаются незамеченными стандартными индексами космической погоды и могут быть более распространенными, чем мы думаем.
Как образуются космические ураганы?
Исследование предполагает, что вместо проникновения через обычный «передний вход» энергия солнечного ветра просачивается сквозь магнитные «лопасти» в задней части магнитосферы Земли. Этот процесс, называемый магнитным пересоединением, направляет энергию в полярную зону. Там она создает круговые потоки плазмы и электрические токи, формируя вихревую бурю — космический ураган — прямо над полюсом.
Что это значит для нас?
По мере расширения использования GPS, спутниковой связи и полярной авиации растет и наша зависимость от стабильности радиосигналов в космосе. Поэтому понимание высокоширотных возмущений, таких как космические ураганы, становится все более важным — особенно учитывая, что эти события часто остаются незамеченными стандартными геомагнитными индексами.