Магнитные «зигзаги» Солнца обнаружены у Земли

В последние годы зонд NASA «Паркер» предоставил нам беспрецедентно детальные данные о Солнце. Среди его открытий — множество странных изгибов, или «зигзагов» (англ. switchbacks), в магнитных линиях внешней атмосферы светила. Считается, что эти структуры образуются, когда противоположно направленные силовые линии солнечного магнитного поля разрываются и затем, пересоединяясь, «защелкиваются» в новой конфигурации, оставляя после себя характерные zigzag-образные следы.

Теперь, как сообщается в статье, опубликованной в Journal of Geophysical Research: Space Physics, Э. О. Макдугалл и М. Р. Аргалл представили наблюдения аналогичной структуры-зигзага уже в магнитном поле Земли. Это открытие позволяет предположить, что данный феномен не является уникальной особенностью Солнца и может возникать и вблизи планет.

Исследователи совершили это открытие, анализируя данные миссии NASA Magnetospheric Multiscale (MMS), в рамках которой четыре спутника на земной орбите изучают магнитосферу нашей планеты. В её внешней области — гигантском магнитном «пузыре», окружающем Землю, — был обнаружен закрученный сгусток плазмы. Более пристальный анализ показал, что это образование состояло из смеси двух типов плазмы: земной, захваченной магнитным полем планеты, и солнечной. Солнце постоянно испускает во всех направлениях поток заряженных частиц, так называемый солнечный ветер. Большая его часть обтекает земную магнитосферу, но незначительная часть проникает внутрь, смешиваясь с местной плазмой.

Учёные наблюдали, как эта смешанная структура резко провернулась, а затем отскочила назад, к исходной ориентации, оставив после себя чёткий zigzag, почти неотличимый от солнечных «зигзагов». Был сделан вывод: с высокой вероятностью, этот выброс образовался в момент, когда магнитные линии солнечного ветра пересоединились с частью магнитного поля Земли.

Это открытие имеет ключевое значение для понимания космической погоды. Смешение солнечной плазмы с плазмой внутри магнитосферы Земли может запускать мощные геомагнитные бури и полярные сияния, которые, в свою очередь, способны повреждать спутники и нарушать работу энергосистем на Земле.

Кроме того, это исследование открывает новую возможность для науки: теперь мы можем изучать загадочные магнитные «зигзаги» не только в раскалённой короне Солнца, но и буквально на нашем космическом пороге. Это значительно удешевляет и ускоряет исследования, позволяя глубже понять фундаментальные физические процессы, общие как для нашей звезды, так и для планет.

Дальнейшие исследования в этом направлении могут перевернуть наше понимание взаимодействия между звездой и её планетарной семьей. Если пересоединение магнитных линий и рождение «зигзагов» — это универсальный механизм, то его следы следует искать в магнитосферах других планет, например, Юпитера или Сатурна. Более того, понимание того, как именно солнечный ветер «впрыскивает» энергию и вещество в земную магнитосферу, позволит создать гораздо более точные модели для прогнозирования экстремальных космических явлений, что является важнейшим шагом на пути к безопасному освоению космоса.