Во время солнечной супербури мая 2024 года электроны с очень высокой энергией появились внутри области околоземного пространства, считавшейся для них почти недоступной. Анализ спутниковых данных показал, что частицы могли ускоряться непосредственно там, а не только проникать извне. Работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
Землю окружают радиационные пояса Ван Аллена — области, где магнитное поле удерживает заряженные частицы. Для наиболее энергичных электронов во внешнем поясе обычно существует резкая внутренняя граница. Именно ее называют «непроницаемым барьером»: это не твердая оболочка, а особенность распределения частиц.
Команда под руководством Есидзуми Миеси из Нагойского университета изучила наблюдения японского спутника Arase. Он одновременно измеряет энергичные электроны, магнитное поле, плазменные волны и плотность плазмы, что позволяет сопоставить изменения среды с поведением частиц.
В период восстановления после майской супербури внутри обычной границы резко выросло количество электронов с энергией около трех мегаэлектронвольт. Анализ их распределения выявил локальный максимум, который со временем усиливался. Такая картина указывает на ускорение частиц на месте и плохо объясняется одним переносом из более удаленных областей.
Вероятным источником энергии стали хоровые волны — естественные электромагнитные колебания в плазме. При резонансном взаимодействии они могут передавать электронам энергию, подобно своевременным толчкам раскачивающих качели.
Буря сильно изменила плазмосферу: область сравнительно холодной плотной плазмы сократилась, а ее восстановление затянулось. Это создало условия, при которых интенсивные хоровые волны возникли ближе к Земле, чем обычно, и могли разгонять электроны до экстремальных энергий.
Результат важен для оценки радиационной опасности для спутников. Он не означает исчезновения магнитного поля Земли или разрушения защиты на поверхности планеты. Исследование показывает, что при исключительных космических бурях привычные границы распределения опасных для аппаратуры частиц могут меняться.
Ранее стало известно, что над Россией наблюдают полярные сияния максимального уровня.