Сюрприз: частинки сонячного вітру легко здатні проникати всередину глобального магнітного поля Землі.
Магнітосферу нашої планети прийнято вважати чимось на зразок невидимого щита, що відхиляє безперервні і досить щільні потоки заряджених частинок, які прилітають ззовні - насамперед, частинок сонячного вітру. Без цього захисту життя на Землі було б куди менш комфортним, якби було можливим взагалі.
Зазвичай магнітосферу зображують чимось на зразок гігантського, практично непроникного для іонів міхура, в який укладена і планета, і найближчий до неї простір. Однак все виявляється куди складніше: за новими даними, зовнішні кордони цієї бульбашки швидше нагадують діряве решето. Через складні взаємодії магнітних полів у нього легко проникають енергійні електрони і протони.
Відкриття стало можливим завдяки роботі унікальної європейської місії Cluster, що включає угруповання з чотирьох апаратів, що працюють на навколоземній орбіті. То занурюючись у межі магнітосфери, то виходячи у відкритий космічний простір, вони дозволяють отримати тривимірну картину процесів, що проходять на їх умовному кордоні, в області магнітопаузи, де магнітне поле планети починає піддаватися тиску частинок сонячного вітру, поки зовсім не поступається йому.
Так, проведені зондами Cluster вимірювання показали, що в цій області все аж ніяк не спокійно. Наприклад, тут фіксуються турбулентні хвилі Кельвіна - Гельмгольца, які виникають на кордоні двох середовищ, що рухаються з досить різними швидкостями (або на кордоні рухаються з різною швидкістю шарів одного середовища). Гарним прикладом цих хвиль є звичайні хвилі на поверхні води, що виникають під дією сильного вітру, з їх характерною формою. Зрозуміло, в магнітопаузі ні води, ні вітру немає, і хвилі, які можуть розтягуватися на десятки тисяч кілометрів, утворює неспокійна плазма.
Рухома плазма складається із заряджених іонів і сама є джерелом магнітного поля, так що гра полів в цій області виходить дуже складною, вони безперервно змінюються і рекомбінують. Силові лінії магнітних полів плазми можуть «перезамикатися» на силові лінії магнітосфери, створюючи тунель, по якому заряджені частинки, як по рейках, проносяться крізь межі «бульбашки», яка утворює магнітне поле планети, і роблять серйозний вплив на все, що відбувається всередині.
Насправді, картина ще більш складна і здатність сонячного вітру проникати всередину магнітосфери визначається, насамперед, самим сонячним вітром. Створюване ним міжпланетне магнітне поле заповнює практично всю Сонячну систему. На денному боці Землі пересоєднання його силових ліній з лініями магнітосфери планети відбувається безперервно, причому особливо помітно в ті періоди, коли міжпланетне магнітне поле спрямоване до південного полюса Землі, тобто протилежно напрямку магнітосфери, орієнтованої на північ. У ці періоди всередину магнітосфери проникає особливо багато частинок плазми сонячного вітру.
Не настільки інтенсивно, але пересоєднання йде і при інших орієнтаціях міжпланетного магнітного поля, в тому числі і північної - можливо, важливу роль при цьому знову грають хвилі Кельвіна - Гельмгольца. Однак підтвердити це припущення поки не вдавалося: пересоєднання повинно найбільш яскраво відбуватися на високих широтах, де не проводилися прямі спостереження. Лише тепер вченим це вдалося, підтвердивши наявність тих самих хвиль.
У період спостережень, проведених за допомогою супутників Cluster, міжпланетне магнітне поле було направлено до заходу Землі, до тієї межі планети, на якій починається ніч. І над нею, над приполярними широтами на висоті магнітопаузи зонди зафіксували хвилі Кельвіна - Гельмгольца: як і передбачалося. Вченим навіть вдалося показати, як позначається різна орієнтація міжпланетного поля на появі та інтенсивності цих хвиль. «Ми помітили їх у найбільш несподіваних областях, при такому характері сонячного вітру, який досі вважався невідповідним для їх появи», - говорить один з авторів роботи.
Виходить, що частинки сонячного вітру легко проникають в безпосередні межі нашої планети не тільки при строго певних умовах. Процес цей повинен бути цілком звичайний.
Щодо прес-релізу ESA