Ново откритие: Удивителен феномен променя радиационните пояси на Земята

Учени от Университета на Аляска във Феърбанкс са открили нов вид електромагнитни вълни, които пренасят значителна енергия от мълниите в земната магнитосфера. Тези вълни, наречени огледално отразени атмосферни вълни, удвояват количеството енергия, достигащо до магнитосферата, в сравнение с известните досега магнитосферни отразени свистящи вълни. Откритието може да промени разбирането за това как енергията на мълниите влияе върху радиационните пояси на Земята, което е важно за безопасността на космическите технологии.

Учените са открили нов вид вълна, пренасяща енергията на мълнията – огледално отразена атмосферна струя. Тази вълна прониква през йоносферата на ниските географски ширини и достига до магнитосферата. Енергията се отразява от долната граница на йоносферата, разположена на височина 89 км, и се насочва към противоположното полукълбо. По-рано се смяташе, че енергията на мълнията, попаднала в йоносферата в ниските географски ширини, се забавя в нея и не достига до радиационните пояси на Земята. Да напомним, че радиационният пояс е област от магнитосферата на планетите, в която се натрупват и задържат високоенергийните заредени частици.

Енергията на мълнията, която попада в йоносферата на по-високите географски ширини, достига до магнитосферата под формата на вълна, наречена магнитосферно отразена светкавица. Новото изследване показва, че в магнитосферата едновременно съществуват и двата вида вълни: огледално отразените и магнитосферно отразените.

Йоносферата е горният слой на земната атмосфера, който се характеризира с висока концентрация на йони и свободни електрони. Той се формира под въздействието на слънчевата радиация и космическите лъчи, като придобива способността да провежда електрическия ток. Благодарение на своите свойства йоносферата играе ключова роля в радиокомуникациите, като отразява и пречупва радиовълните. Магнитосферата на Земята представлява защитна бариера, която не позволява на повечето частици от слънчевия вятър да достигнат атмосферата и да навредят на живота и технологиите.

Учените са използвали данните за плазмените вълни, събрани от сателитите Van Allen Probes на НАСА от 2012 до 2019 г., както и информация за глобалната активност на мълниите. Разработеният от тях модел показа, че огледално отразените вълни удвояват количеството енергия на мълниите, достигащи до земната магнитосфера.

Огледално отразените атмосферни вълни се оказаха често срещано явление в магнитосферата. Повечето мълнии възникват в ниските географски ширини, в тропическите и субтропическите райони, благоприятни за образуване на гръмотевични облаци. От това следва, че огледално отразените вълни пренасят по-голяма част от енергията на мълниите в магнитосферата в сравнение с магнитосферно отразените вълни, които са отговорни за мълниите на високите географски ширини.

Разбирането на радиационните пояси и различните електромагнитни вълни, включително тези, генерирани от земните мълнии, е важно за осигуряване на безопасността и ефективността на космическите технологии. Съвременните космически кораби, от комуникационните сателити до пилотираните космически кораби, са изложени на въздействието на заредени частици от радиационните пояси, които могат да повредят електрониката. Въздействието на новооткритите вълни, генерирани от мълниите, върху физиката на радиационните пояси и използването им за дистанционно наблюдение на магнитосферната плазма се изследва още от 50-те години на миналия век.