• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Ученые смогут точнее предсказывать космическую погоду

Ученые смогут точнее предсказывать космическую погоду

© iSock

Международный коллектив астрофизиков изучил возникновение ионных дыр в хвосте земной магнитосферы и оценил их влияние на космическую погоду. Ученые установили, что ионные дыры распространяются наклонно к локальному магнитному полю. Результаты исследования позволят лучше понять физику околоземной плазмы, определяющую космическую погоду в околоземном пространстве и в полярных областях Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Околоземное пространство заполнено плазмой. Ее поведение влияет на погоду в этом пространстве, другими словами — на космическую погоду. Чтобы предсказать, как она изменится, важно знать, какие волны существуют в плазме и как они себя ведут. Ученые насчитывают более десятка типов различных волн, один из них — уединенные волны с отрицательной полярностью, или ионные дыры.  

До недавнего времени этот тип волн практически не исследовали, однако запуск спутниковых миссий нового поколения, оснащенных более точными приборами, позволил провести их детальные измерения. Сегодня ученые собирают статистику волн, изучают их основные параметры, чтобы понять, насколько эти волны важны для космической погоды и как построить модель ее предсказания в околоземном пространстве. 

Чтобы собрать статистику ионных дыр, американские и российские исследователи под руководством профессора Форреста Мозера из Калифорнийского университета использовали данные четырех космических спутников. Оказалось, что этих волн много в хвосте земной магнитосферы, на ее ночной стороне. Именно с этой стороны начинают движение частицы плазмы, которые высыпаются на Землю в виде, например, авроральных сияний, известных нам как северные. На всех четырех космических аппаратах Magnetospheric Multiscale (MMS) Mission наблюдалось 150 ионных дыр вокруг потока быстрой плазмы в плазменном слое Земли.

Перед исследователями стояла задача зарегистрировать одну и ту же волну на соседних аппаратах миссии MMS, чтобы рассчитать ее скорость и направление распространения. Соединив эти данные с измерениями магнитного поля, ученые установили, что наблюдаемые волны могут распространяться под значительными углами к магнитному полю. Большие углы наклона позволяют волнам эффективно рассеивать и нагревать частицы плазмы. В свою очередь, потоки заряженных частиц способствуют образованию наблюдаемых волн.

«Полученные данные и предложенная интерпретация позволят провести более детальные и реалистичные симуляции околоземной плазмы. В будущем это поможет точнее предсказывать погоду в космическом пространстве и полярных областях Земли в северном и южном полушариях», — считает один из соавторов статьи, студент факультета физики ВШЭ, старший лаборант отдела физики космической плазмы ИКИ РАН Сергей Камалетдинов.

Сергей Камалетдинов
© Высшая школа экономики

Изучение физики плазмы стало популярным, когда ученые заинтересовались созданием новых источников энергии на основании термоядерного синтеза. Этот процесс долгое время изучали на основе исследований лабораторной плазмы, пока не обнаружилось, что пространство вокруг Земли не пустое и тоже заполнено плазмой с похожими свойствами. Поэтому в дополнение к дорогостоящим лабораторным исследованиям было решено использовать космические спутники для изучения плазмы околоземного пространства. 

В процессе исследований, однако, оказалось, что изучение плазмы в околоземном пространстве имеет собственную ценность. Изменение околоземной погоды может влиять на спутники. Например, вспышка на Солнце может вывести из строя дорогостоящую аппаратуру на спутниках. Чтобы определить, случится ли это, надо понимать физику околоземной плазмы. Так ответвление термоядерной физики стало самостоятельным направлением исследований — изучением космической погоды. 

«Изучение околоземной плазмы позволяет нам лучше понять физику удаленных и недоступных для прямого измерения астрофизических объектов, таких как ударные волны. Ударные волны — это быстро разлетающиеся облака плазмы, внутри которых находится в постоянном движении множество мелких волн. Среди них — ионные дыры. Важно понять, как себя ведут эти мелкие волны, хотя бы на примере околоземной плазмы. Ударные волны выступают одним из основных источников космических лучей и влияют на земную погоду и на здоровье людей», — рассказал Сергей Камалетдинов.

Вам также может быть интересно:

Отсутствие гравитации меняет нейронные связи. Что происходит с нервной системой человека в невесомости

В то время как Роскосмос обсуждает возможные пилотируемые полеты на Марс, NASA планирует организацию туристических полетов на МКС, а SpaceX тестирует прототип марсианского корабля Starship, ученые всерьез обеспокоены безопасностью длительного пребывания в космосе. И если влияние невесомости на кости, мышцы и вестибулярный аппарат уже хорошо известно, как меняется мозг космонавтов пока не изучено до конца.

Мозг в космосе: как меняется нервная система человека в невесомости

Роскосмос обсуждает полеты на Марс, NASA планирует организацию туров на МКС, SpaceX тестирует прототип марсианского корабля Starship. Ученые же всерьез обеспокоены безопасностью долгого пребывания в космосе. Влияние невесомости на кости, мышцы и вестибулярный аппарат известно, но как меняется мозг космонавтов? IQ.HSE собрал самые свежие исследования по теме.

Ученые открыли эффект СР нарушения в распадах очарованных мезонов

Исследователи ВШЭ и Яндекса в составе коллаборации LHCb в ЦЕРН впервые обнаружили СР нарушение в распадах очарованных мезонов.21 марта представители коллаборации LHCb заявили об этом на конференции по электрослабым взаимодействиям и теориям большого объединения в Ля Туиле. Открытие может стать ключом к разгадке тайны асимметрии вещества и антивещества во Вселенной.

Космическая Скандинавия

Считается, что землеподобные планеты наиболее благоприятны для возникновения жизни. И пока Илон Маск готовится к колонизации Марса, ученые Высшей школы экономики и Института космических исследований РАН заглянули за пределы Солнечной системы. Они изучили ближайшую к Земле экзопланету, на которой возможна жизнь.

Картотека: добыча ископаемых в космосе

Запас полезных ископаемых, извлекаемых из земной коры, истощается. Для растущего населения планеты это серьезная угроза, предотвратить которую поможет освоение космических недр. Насколько оно реально и как скоро начнется, рассказывает Юлия Мильшина, ведущий эксперт Форсайт-центра ИСИЭЗ НИУ ВШЭ, одна из авторов нового трендлеттера «Будущее добычи металлов».

Список литературы: история оте­че­ствен­ной кос­мо­нав­ти­ки

В новом выпуске рубрики «Список литературы» доцент факультета физики НИУ ВШЭ, ведущий научный сотрудник отдела физики космической плазмы ИКИ РАН Максим Долгоносов рассказывает о книгах, которые помогут разобраться в истории отечественной космонавтики.

Вселенский ажиотаж

Как мы снова поверили в космос.

Студенты физфака Вышки примут участие в создании карты Вселенной

В этом году в Высшей школе экономики идет первый набор студентов на факультет физики. Особенность нового факультета — тесная взаимосвязь образования и науки, в частности, в Институте космических исследований будущие магистранты будут создавать приборы для изучения космической плазмы, анализировать данные со спутников, научатся определять космическую погоду.

В МИЭМ открыт университетский Центр управления полетом микроспутников

В МИЭМ НИУ ВШЭ открылся университетский Центр управления полетом микроспутников. Его главная цель — обеспечить студентам опыт практической работы с малыми космическими аппаратами, работающими на околоземных орбитах. ЦУП создан в партнерстве с компанией «СПУТНИКС».

Как отметили день космонавтики в МИЭМ НИУ ВШЭ

В воскресенье, 12 апреля, в МИЭМ НИУ ВШЭ прошел особенный «космический» день открытых дверей. Посетители института смогли побывать во всех лабораториях, опробовать разработки студентов и выпускников, послушать выступления преподавателей института, а также специальных гостей - конструктора космических аппаратов Станислава Корпенко и участника программы подготовки межпланетной экспедиции Марс-500 Владимира Макарова.