Несколько месяцев работы орбитальной миссии THEMIS смогли раскрыть ряд механизмов, ведущих к появлению над Землей одного из самых красивых явлений — полярного сияния.

Полярное сияние над Аляской, 23−24 марта 2007 г. Снимок Дэрила Педерсона (Daryl Pederson)
Орбитальная группировка спутников миссии THEMIS («Фемида») глазами художника

Более столетия ученые активно изучают природу полярного сияния, но лишь с запуском миссии THEMIS она понемногу начинает проясняться. «Миссия только начала свою работу, однако уже преподнесла ряд сюрпризов», — рассказывает исследователь Василис Ангелопулос (Vassilis Angelopoulos). Запущенная чуть меньше 8 месяцев назад пятерка спутников уже сделала несколько важных находок, связанных с поведением полярного сияния и его происхождением.

Первое открытие было сделано еще в марте, менее чем через месяц после активирования аппаратов на орбите. «23 марта возмущения магнитного поля над Аляской и Канадой создали яркое полярное сияние, которое продолжалось более 2 часов», — делится Ангелопулос. Целая сеть наземных камер, поддерживающих миссию THEMIS, засняли это поразительное зрелище, тогда как спутники над ними провели замеры числа заряженных частиц и магнитного поля.

И тогда же собранные данные удивили исследователей: «Сияние двигалось по направлению на запад раза в 2 быстрее, чем вообще считалось возможным, преодолевая 15 градусов долготы менее, чем за минуту», — вспоминает Ангелопулос. Сияние включало целую серию вспышек, каждая из которых длилась около 10 минут. Одни из них понемногу затухали, другие же продолжались, усиливая друг друга и переходя в новые.

Еще более впечатлила мощь этого явления. По расчетам Ангелопулоса, совокупная энергия этого двухчасового события составила порядка 5*1014 Дж — величина, сравнимая с силой 5,5-балльного землетрясения. Откуда же берется столько энергии? Кажется, THEMIS нашел ответ.

«Спутники показали, что верхние слои земной атмосферы связаны длинными «тросами» линий магнитного поля непосредственно с Солнцем, — объясняет Дэвид Сибек (Dave Sibeck), также работающий над миссией THEMIS. — Думается, что заряженные частицы солнечного ветра двигаются вдоль этих линий, достигая Земли, где и приводят к геомагнитным бурям и — как следствие — полярному сиянию».

Такой «магнитный трос» представляет собой перекомбинированные линии магнитного поля — подобно тому, как нити переплетаются в обычном канате. Его существование было показано и ранее, но лишь сеть спутников, подобная THEMIS, смогла показать его действительную трехмерную структуру.

«Впервые такой «трос» THEMIS зафиксировал 20 мая, — вспоминает Сибек. — Он был действительно огромен, в диаметре примерно с нашу планету, и располагался на высоте около 65 тыс. км над ее поверхностью, в магнитопаузе». В этой области солнечный ветер встречается с магнитным полем Земли, взаимодействуя с ним — при этом линии магнитных полей и перекомбинируются, формируя такой магнитный «трос», создающий фарватер для движения солнечного ветра. Буквально через несколько минут «трос» исчезает, чтобы смениться новым — и течение частиц солнечного ветра к Земле не прекращается, создавая над полярными областями потрясающие воображение эффекты — по некоторым данным, их можно не только увидеть, но и услышать (читайте: «Дух магнитного полюса»). Впрочем, полярное сияние над Юпитером — еще более масштабное зрелище («Сияющий гигант»).

По сообщению NASA