SciAdv: в 2022 году над Арктикой впервые заметили "ливень" солнечных электронов

Японские ученые из токийского Университета электрокоммуникаций определили причину феномена, наблюдавшегося в конце 2022 года над Арктикой. Там заметили очень странный тип полярного сияния, никогда прежде не регистрировавшегося на Земле. Исследование опубликовано в научном журнале Science Advance (SciAdv).

Обычно полярные сияния движутся и пульсируют, образуя четко различимые формы в небе. Они подпитываются электронами из солнечного ветра, которые попадают в ловушку расширения магнитного поля Земли, называемого магнитным хвостом.

Однако плавное полярное сияние 25–26 декабря 2022 года было совсем другим. Оно представляло собой слабое, невыразительное свечение протяженностью 4000 километров. Оно не имело структуры, не пульсировало и не меняло яркости. Никакого типа полярного сияния, подобного этому, с Земли раньше не наблюдалось.

Чтобы разгадать загадку, группа сравнила это призрачное полярное сияние с данными датчика ультрафиолетового сканирования на полярно-орбитальных климатических спутниках Минобороны США.

Спутники следили за полярным сиянием сверху и обнаружили, что оно имеет все признаки редкого типа полярного сияния, называемого полярным дождем, которое раньше можно было наблюдать только из космоса.

Обычный солнечный ветер пересекает пространство на скорости около 400 км в секунду. Однако горячая корона Солнца полна дыр, особенно на более высоких солнечных широтах, из которых вырывается исключительно "быстрый" солнечный ветер, движущийся со скоростью до 800 км в секунду.

Иногда эти корональные дыры могут появляться на более низких широтах, и именно это произошло на Рождество 2022 года, совпав с прекращением обычного солнечного ветра.

В месте расположения корональных дыр линии магнитного поля Солнца открыты — они не замыкаются на поверхности Солнца, фотосфере. Поскольку открытые линии магнитного поля простираются в космос, корональная дыра образует основание магнитной воронки, из которой вырываются высокоэнергетические электроны.

В случае полярного дождя эти электроны путешествовали в пространстве, а открытые линии магнитного поля соединялись с магнитным полем Земли над северным полюсом, позволяя электронам падать прямо на полюса, а не задерживаться внутри магнитосферного хвоста. 

Обычно мы не замечаем, как это происходит, потому что частицы солнечного ветра рассеивают быстрые электроны. Однако в этом случае давление солнечного ветра уменьшилось до такой степени, что им можно было пренебречь, и быстрые электроны могли беспрепятственно достигать Земли.

Поскольку электроны имели высокую энергию, полярное сияние было чисто зеленым, а не красным, уточнили исследователи.