Вспышки на Солнце сильно и почти мгновенно влияют на атмосферу Земли

Учёные из Королевского университета в Белфасте (Великобритания) обнаружили, что атмосфера Земли реагирует на солнечные вспышки быстрее и значительнее, чем предполагалось. Результаты их исследования раскрывают прямую связь между пульсациями солнечной энергии и колебаниями в верхних слоях земной атмосферы.

Солнечные вспышки это — гигантские выбросы энергии, возникающие при разрыве и пересоединении магнитных линий на Солнце. Во время таких событий за считанные минуты высвобождается энергия, эквивалентная множеству самых мощных термоядерных бомб. Большинство вспышек не опасны для Земли, но самые мощные из них способны нарушать работу спутников, систем GPS и радиосвязи.

В фокусе данного исследования оказалась мощная вспышка, произошедшая в 2012 году. Группа учёных проанализировала данные космического аппарата Solar Dynamics Observatory (SDO), который наблюдает Солнце в экстремально ультрафиолетовом диапазоне.

Учёные выделили три спектральные линии излучения, соответствующие разным температурам солнечной плазмы. Одновременно с этим наземные станции и спутники отслеживали изменения в ионосфере Земли - верхнем слое атмосферы, насыщенном заряженными частицами.

Анализ данных выявил неожиданный паттерн. Каждые 90 секунд солнечная вспышка генерировала ритмичные импульсы, которые регистрировались спутником SDO. Спустя всего 30 секунд после каждой солнечной вспышки в ионосфере Земли наблюдались синхронные колебания электронной плотности. Для визуализации связи между этими процессами учёные построили графики, показывающие - как энергия вспышки распределяется во времени и на разных частотах.

«Мы впервые увидели, что пульсации Солнца и атмосферы Земли совпадают с такой точностью. Как если бы атмосфера “дышала” в унисон со вспышкой», говорит один из авторов работы - Эйслинг О’Хейр. Для подтверждения синхронности учёные исключили случайные помехи, проверив данные на статистическую значимость. Белая заштрихованная область на графиках обозначает зону, где влияние случайных факторов маловероятно, а цветовая шкала отражает интенсивность сигнала.

Оказалось, что пульсации длились около 10 минут — именно на протяжении этого интервала были зафиксированы квазипериодические колебания, характерные для солнечных вспышек. А кривые блеска показали, что пик активности совпал с максимальными изменениями в ионосфере.

Доктор Райан Миллиган, курировавший проект, подчеркивает, что данный механизм синхронизации пока остаётся загадкой. «Мы до сих пор не знаем, какие физические процессы связывают импульсы на Солнце с быстрым и мощным откликом атмосферы. Возможно, речь идёт о мгновенном нагреве ионосферы рентгеновским излучением или о воздействии каких-то быстрых заряженных частиц», — заявил он.

Исследование проводилось в период солнечного максимума 11-летнего цикла, когда вспышки происходят чаще. Это позволило учёным собрать обширные данные, но также напомнило о необходимости прогнозировать космическую погоду. Если мощная вспышка вызовет мощный отклик в ионосфере через 30 секунд, то системы предупреждения должны реагировать практически мгновенно.

Данное исследование не только расширяет понимание связи Земли с Солнцем, но и задаёт много новых вопросов науке. Следующим шагом учёных станет изучение других вспышек, чтобы определить, является ли обнаруженная синхронность универсальным явлением или особенностью конкретного события.