В гигантской системе, соединяющей Землю с Солнцем, регулярно происходит весьма интересный процесс: потоки солнечного материала, исходящие от единственной звезды Солнечной системы, непрерывно движутся в сторону Земли. Именно магнитосфера, представляющая собой подобие гигантского магнитного пузыря, ядром которого выступает наша планета, защищает Землю от пагубного воздействия космической погоды.
Частицы, входящие в состав данных потоков, в большинстве случаев, представлены компонентами солнечного ветра, либо же корональных выбросов массы. Иногда магнитосфера блокирует почти весь материал, поступающий от Солнца, а иногда – лишь его большую часть. Понимание того, от чего именно зависит степень защиты, является ключом к совершенствованию средств защиты орбитальных космических аппаратов от воздействия таких эффектов космической погоды.
В ходе недавнего исследования учёными было установлено, что при определённых обстоятельствах плотные частицы, обычно окружающие Землю, которые содержаться глубоко в магнитосфере, способный «протянуть руку помощи», то есть помочь в защите Земли от космической погоды, в частности, от поступающего солнечного материала.
По словам Brian Walsh, специалиста в области космических исследований из Goddard Space Flight Center NASA, этот процесс подобен тому, как человек защищает свой дом от «непрошенного гостя», блокируя входную дверь изнутри мебелью. Он отмечает, что примерно также Земля защищается от солнечного материала. Walsh объясняет, что материал, который находится гораздо ближе к Земле, аккумулируется напротив внешней границы магнитосферы, блокируя тем самым солнечное вещество, не давая ему проникнуть в магнитосферу.
6 марта 2014 года в журнале «Science Express» появилась статья, в которой Walsh и его коллеги описали результаты сравнения наземных наблюдений за солнечным штормом, произошедшим 17 января 2013 года, с данными космических аппаратов. Анализируемый солнечный шторм был достаточно умеренным. Он был вызван потоками материала от выброса корональной массы, которые на протяжении нескольких часов «штурмовали» магнитосферу Земли. Как только материал коронального выброса массы достиг границы магнитосферы, на помощь пришли не только магнитные поля Земли, но и плазмосфера нашей планета, направив в космическое пространство потоки «противоборствующих» частиц.
Три спутника NASA «THEMIS» — Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms –движущиеся через границу магнитосферы на расстоянии порядка 45 минут, оказались в нужное время в нужном месте и стали свидетелями этого процесса.
Самый верхний слой атмосферы Земли принято называть плазмосферой, так как он представлен в большей степени плазмой – газом, состоящим из заряженных частиц. GPS сигналы «путешествуют» через плазмосферу с различной скоростью в зависимости от плотности содержащихся в ней частиц. Таким образом, отслеживание радиосигналов GPS, может значительно помочь исследователям в анализе свойств плазмосферы.
По словам Walsh, спутники «THEMIS» показали, что «язык» плотного холодного материала плазмосферы во время «штурма» магнитосферы частицами коронального выброса массы, простирался непосредственно до точки магнитной пересвязи, где корональный выброс массы вступил в контакт с магнитопаузой. Данные трёх спутников «THEMIS» показали, что шлейф частиц плазмосферы оказывает огромное воздействие на характеристики области магнитной пересвязи.
По словам David Sibeck, учёного из Goddard Space Flight Center NASA, принимающего участие в проекте «THEMIS», данный процесс будет происходить, если магнитная пересвязь будет длиться несколько минут. Он отмечает, что только при условии длительности магнитной пересвязи, на помощь магнитным полям Земли приходит шлейф частиц плазмосферы, который становится ещё одним уровнем защиты, сдерживающим магнитную пересвязь.
Ввиду того, что учёные пытаются лучше понять систему космической погоды вокруг нашей планеты, они полагаются на многоточечные наблюдения, дабы соединить воедино то, что видно с Земли, и то, что видно из космоса. В частности, данные «THEMIS», дополненные данными GPS, всё чаще используются для наблюдений за тем, как на Землю влияет ближайшая к ней звезда. В конечном итоге подобного рода наблюдения могут привести к более совершенным прогнозам космической погоды, которые были бы максимально полезными для операторов космических аппаратов.
