Мощная геомагнитная буря в мае 2024 года дала учёным беспрецедентную возможность увидеть, как плазменный щит Земли разрушается и медленно восстанавливается под воздействием экстремального солнечного давления. Используя идеально расположенный спутник Arase, исследователи наблюдали, как плазмосфера уменьшилась до части своего обычного размера, и на восстановление ей потребовались дни – гораздо больше, чем ожидалось. Последствия шторма варьировались от захватывающих дух полярных сияний в низких широтах до сбоев в работе спутников, GPS и связи.

Геомагнитный шторм – это одна из самых мощных форм космической погоды, которая возникает, когда Солнце обрушивает на Землю огромные выбросы энергии и потоки заряженных частиц. События такого масштаба редки и происходят примерно раз в 20–25 лет. 10–11 мая 2024 года Земля пережила самый сильный геомагнитный шторм за более чем два десятилетия.

Исследовательская группа из Института космических и околоземных экологических исследований Университета Нагои собрала прямые данные об этом редком событии, предложив первый чёткий и детальный взгляд на то, как геомагнитный шторм сжимает плазмосферу Земли (область заряженных частиц, которая окружает планету). Исследование, опубликованное в журнале Earth, Planets and Space, показывает, как плазмосфера и ионосфера реагируют во время экстремальной солнечной активности и даёт новую информацию, которая может улучшить прогнозы сбоев в работе спутников, проблем с GPS и перебоев в связи во время сложной космической погоды.

Плазмосфера, которая взаимодействует с магнитным полем Земли, защищая планету от вредных заряженных частиц, обычно простирается на десятки тысяч километров в космос. Однако во время геомагнитного шторма её внешний край был смещен вглубь примерно с 44000 км над Землей до всего лишь 9600 км.

Шторм был вызван серией мощных солнечных вспышек, которые выбросили миллиарды тонн заряженного вещества в сторону Земли. Всего за 9 часов плазмосфера сжалась примерно до 1/5 от своего обычного размера. Его восстановление было необычно медленным, для пополнения потребовалось более четырёх дней, что стало самым длительным восстановлением, зафиксированным с тех пор, как Arase начала мониторинг региона в 2017 году.

Учёные обнаружили, что шторм сначала вызвал интенсивный нагрев вблизи полюсов, но позже это привело к значительному падению концентрации заряженных частиц в ионосфере, что замедлило восстановление.

Во время самой интенсивной фазы супершторма экстремальная солнечная активность привела к сжатию магнитного поля Земли, что позволило заряженным частицам перемещаться гораздо дальше вдоль силовых линий магнитного поля по направлению к экватору. Это привело к впечатляющим полярным сияниям на необычно низких широтах.

Полученные данные дают исследователям более чёткое представление о том, как изменяется плазмосфера и как через неё проходит энергия. Во время геомагнитного шторма у нескольких спутников возникли проблемы с электричеством или они перестали передавать данные, сигналы GPS и радиосвязь были нарушены. Знание того, сколько времени требуется плазменному слою Земли для восстановления после таких событий, является ключом к прогнозированию космической погоды и защите космических технологий.