Впервые над Северным полюсом обнаружен космический ураган

В 2014 году спутники зафиксировали огромный поток плазмы, простирающийся высоко в магнитосферу, который длился несколько часов, прежде чем рассеялся. Хотя мы никогда раньше не видели ничего подобного, его обнаружение предполагает, что космические ураганы, как они известны, могут быть обычным планетарным явлением.

"До сих пор не было уверенности в том, что ураганы с космической плазмой вообще существовали, поэтому доказать это с помощью такого поразительного наблюдения невероятно", - сказал физик космической среды Майк Локвуд из Университета Рединга в Великобритании.

Ураганы в нижних слоях атмосферы Земли - обычное явление: мощные вращающиеся погодные системы вокруг относительно спокойного центра, сопровождаемые сильными ветрами и проливным дождем, которые могут нанести огромный ущерб за очень короткое время.

Они не редкость и на других телах: в частности, Юпитер и Сатурн - чрезвычайно неспокойные места, не говоря уже о бурлящих плазменных торнадо глубоко в атмосфере Солнца.

Новая работа показывает, что космические ураганы ничем не отличаются от своих собратьев в более низких слоях атмосферы.

Обнаружения были сделаны 20 августа 2014 года и выявлены в ходе ретроспективного анализа, проведенного Шаньдунским университетом в Китае. Согласно данным, ураган возник над Северным полюсом, его диаметр достиг 1000 километров.

Он достигал высоты от 110 до 860 километров и состоял из плазмы с множеством спиральных рукавов, вращающихся против часовой стрелки со скоростью до 2100 метров в секунду. Однако центр был почти неподвижен, как при ураганах на малых высотах. Однако, в отличие от других ураганов, космический ураган направил электроны в ионосферу. Это произвело ошеломляющий эффект: огромное полярное сияние в форме циклона под ураганом. Все это длилось почти восемь часов, вложив в ионосферу огромное количество энергии и импульса.

В остальном условия были тихими, что представляло собой загадку. Дождь заряженных частиц в ионосферу от солнечного ветра - это то, что обычно вызывает светящиеся зеленые полярные сияния на более высоких широтах Земли, но солнечные условия в то время были относительно спокойными. Поэтому команда обратилась к моделированию, чтобы определить, что вызвало плазменный шум.

"Тропические штормы связаны с огромным количеством энергии, и эти космические ураганы должны быть вызваны необычайно большой и быстрой передачей энергии солнечного ветра и заряженных частиц в верхние слои атмосферы Земли", - пояснил Локвуд.

Мы знаем, что пересоединение силовых линий магнитного поля может передавать энергию солнечного ветра в магнитосферу и ионосферу, поэтому команда смоделировала этот процесс и обнаружила, что пересоединяющееся межпланетное магнитное поле может создавать особенности, которые они наблюдали в космическом урагане, даже при слабом солнечном ветре. Фактически, слабый солнечный ветер может быть ключевым - он обеспечивает более эффективное магнитное пересоединение.

Это также означает, что такие штормы могут быть довольно частым явлением.

"Плазма и магнитные поля в атмосфере планет существуют по всей Вселенной, поэтому результаты показывают, что космические ураганы должны быть широко распространенным явлением", - сказал Локвуд.

Есть последствия и для Земли. Знание о том, что полярные сияния могут быть результатом космических ураганов, и о том, как они выглядят, может помочь нам идентифицировать другие подобные штормы в будущем. Это также показывает, что даже когда геомагнитные условия относительно спокойны, космос может вызвать экстремальные погодные условия, которые могут повлиять на жизнь на Земле и в небе над ней.

"Это исследование предполагает, что все еще существуют местные интенсивные геомагнитные возмущения и отложения энергии, которые сравнимы с таковыми во время супер бурь. Это обновит наше понимание процесса взаимодействия солнечного ветра, магнитосферы и ионосферы в чрезвычайно спокойных геомагнитных условиях", - сказал космический физик и первый автор, Цин-Хе Чжан из Шаньдунского университета.

"Кроме того, космический ураган приведет к важным эффектам космической погоды, таким как усиление сопротивления спутника, нарушения высокочастотной радиосвязи и увеличение ошибок в загоризонтных радиолокационных системах, системах спутниковой навигации и связи".