Плазма над полюсом: Магнитные войны
«Нам удалось обнаружить причину, которая заставляет полярные сияния мерцать и "плясать" в небе, — делится Вассилис Ангелопулос (Vassilis Angelopoulos), руководитель миссии THEMIS. Пять орбитальных аппаратов, входящих в состав THEMIS, были запущены в феврале 2007 г. Они предназначены для изучения земной магнито- и ионосферы, а также их взаимодействий с солнечным ветром. Для этого у них есть все необходимое: и датчики заряженных частиц, и сенсоры для измерения электромагнитных полей. О некоторых находках, сделанных с тех пор, мы уже рассказывали — и все они так или иначе связаны с полярными сияниями, которые рождаются именно в результате взаимодействия заряженных частиц с магнитным полем Земли. Читайте: "Полярное обострение" и "Сияние чистого полюса".
Новое открытие было сделано в довольно спокойный день, 26 февраля 2008 г. Небо над Арктикой было темно, а магнитное поле Земли оставалось спокойным. Где-то далеко в космосе пятерка зондов THEMIS как раз выстроилась в «хвосте» земной магнитосферы, который создает давление солнечного ветра. Все было тихо — и внезапно разразилась буря. Неожиданно бортовые датчики аппаратов зафиксировали мощное возмущение магнитных полей, выбросив около 1015 Дж энергии. По словам Василиса Ангелопулоса, такие выбросы порождает, к примеру, землетрясение силой 5 баллов.
Хотя все произошло в пределах магнитосферы Земли, на самом деле это возмущение связано с активностью Солнца. Когда солнечный ветер взаимодействует с магнитным полем нашей планеты, оно вытягивается, как упругий шарик под давлением обычного ветра. При этом в самой деформации накапливается некоторое количество энергии: стоит ослабить давление, как шарик стремится вернуться к первоначальной форме, как и земное магнитное поле. Примерно это и произошло в тот момент. При этом происходит так называемое магнитное перезамыкание — довольно обычный в космосе процесс, в результате которого силовые линии магнитных полей рекомбинируют друг с другом (подробнее о нем читайте: «Полный ноль»).
В результате все этого в области перезамыкания сформировалась пара колоссальных плазматических «снарядов» — скоплений протонов и электронов, одно из которых устремилось прямо к Земле. Вскоре оно столкнулось с верхними слоями, породив мощные и прекрасные полярные сияния, зафиксированные не только любопытствующими, но и 20-ю наземными станциями в Канаде и на Аляске, которые также задействованы в работе миссии THEMIS. (Для самых внимательных добавим, что второй «снаряд» отправился в противоположную сторону — в космос — и дальнейшая судьба его неизвестна.)
Ученым очень повезло: в этот интересный момент вся орбитальная группировка THEMIS оказалась расположена именно так, чтобы идеально пронаблюдать весь ход процесса. Четыре аппарата столкнулись с облаком, которое отправилось к Земле, а пятый — с противоположным. Это позволило легко и точно установить эпицентр события, произошедшего между точками, где находились 4-й и 5-й спутники — то есть, примерно 130 тыс. км от нас. По счастью, ни один из зондов не пострадал. Плазменные «снаряды» — не только большие, но и «воздушные» структуры, тоньше, чем самое легкое дуновение в верхних слоях атмосферы. Аппараты просто пролетели их насквозь, собрав уникальные данные об их внутреннем составе.
Впрочем, эта мирная картина на более крупных масштабах становится куда более грозной. На масштабе всей нашей планеты дело выглядит посерьезней: в размерах облако составило как раз около половины Земли в ширину и вдесятеро ее длиннее. Вся эта штука, двигаясь на скорости в десятки километров в секунду, сталкиваясь с планетой, вызывает серьезные события: в небе зажигаются полярные сияния, а в недрах разражается геомагнитная буря. И миссия THEMIS впервые проследила весь процесс с самого начала, от возмущений, вызванных спадом солнечной активности, через магнитное перезамыкание и появление облаков плазмы — до ярких плясок полярного сияния.
Кстати, полярное сияние можно не только увидеть, но и услышать. Эскимосы считают, что это — голоса духов, а что думает на этот счет наука, можно узнать из нашей заметки «Дух магнитного полюса».
По сообщению NASA