Солнечный ветер под прицелом: сибирские ученые научились предсказывать магнитные бури

Исследователи из Сибирского федерального университета в составе международной команды разработали уникальный математический инструмент, способный предсказывать магнитные бури. Основанный на данных, собранных спутниками за почти три десятилетия, этот инструмент проливает свет на механизмы возникновения возмущений магнитного поля Земли, вызванных солнечным ветром.

Фото: NASA is licensed under public domain

Солнце, наша звезда, непрерывно выбрасывает в космическое пространство поток заряженных частиц — ионов, протонов и электронов. Этот поток, известный как солнечный ветер, мчится со скоростью до 600 километров в секунду. Достигая Земли, он сталкивается с защитным слоем нашей планеты — магнитосферой.

Магнитосфера, имеющая сложную форму, вытянутую в направлении солнечного ветра, служит щитом, отражающим большую часть заряженных частиц. Однако этот щит не идеален: в нем периодически возникают бреши, через которые частицы солнечного ветра проникают внутрь, вызывая магнитные бури — сильные возмущения магнитного поля Земли.

Для понимания причин образования этих брешей ученым необходимо было детально изучить процессы, происходящие на границе магнитосферы, где солнечный ветер встречает первое сопротивление. Исследователи из СФУ совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета разработали математическую модель, позволяющую предсказывать поведение магнитных полей и электрических токов в этой критически важной области.

Модель, основанная на огромном массиве данных, собранных спутниками с 1995 по 2022 год, выявила ряд важных закономерностей. Оказалось, что перед границей магнитосферы происходит значительное усиление межпланетного магнитного поля, а сама граница может смещаться в зависимости от направления магнитного поля солнечного ветра.

Ключевую роль в этом процессе играет ориентация межпланетного магнитного поля относительно магнитного поля Земли. Когда направления этих полей противоположны, в магнитном щите планеты образуется брешь, открывая путь для проникновения заряженных частиц и электрических токов внутрь магнитосферы.

Это открытие — важный шаг к пониманию и прогнозированию космической погоды, что особенно актуально в связи с возрастающей зависимостью человечества от космических технологий. Исследования в этой области активно поддерживаются, в том числе в рамках проекта СФУ "Автостопом по науке. Сибирский путь", финансируемого Министерством науки и высшего образования России.

Уточнения

Со́лнечный ве́тер — поток ионизированных частиц, истекающий из солнечной короны со скоростью 300—1200 км/с в окружающее космическое пространство. Является одним из основных компонентов межпланетной среды.