Учёные смогли наблюдать поток плотной плазмы, образующийся в атмосфере нашей планеты и защищающий Землю от последствий выбросов корональной солнечной массы.

Благодаря проведённым исследованиям, опубликованным в журнале Science, появилась возможность более точно предсказывать силу и последствия воздействия геомагнитных бурь. Эти магнитные потрясения способны перегружать источники электропитания, системы коммуникаций, повреждать космические аппараты, а также являются угрозой здоровья и жизни космонавтов.

Геомагнитные бури являются частью космической погоды и генерируются мощными потоками высокозаряженных частиц, выброшенных в космическое пространство во время солнечных вспышек и корональных выбросов массы.

Как правило, магнитное поле Земли или магнитосфера защищают нас от большинства последствий солнечных вспышек. Однако во время больших бурь большое количество энергии может прорваться через эту линию обороны и основательно потрепать наше магнитное поле.

Когда эти потоки заряженных частиц сталкиваются с магнитосферой Земли происходит процесс магнитного пересоединения, при котором линии магнитного поля сходятся вместе.

При этом вдоль силовых линий магнитного поля планеты генерируются мощные электрические токи.

Во время очередной солнечной бури в январе 2013 года учёные получили шанс более полно исследовать процессы, происходящие в магнитосфере, а также непосредственно исследовать поведение плазменного потока.

Для этого исследователи совместили наблюдение с Земли и с наблюдением из космоса, для чего были задействованы три аппарата космической программы НАСА THEMIS, созданных для изучения полярных, впечатляющих южных и северных сияний, также являющихся результатом изменений космической погоды.

В процессе наблюдения три зонда пересекли точку в магнитосфере, где с Земли были обнаружены холодные и плотные плазменные потоки. Учёные обнаружили, что они берут начало в атмосфере Земли из области атмосферы, называемой плазмосфера, и расширяются до точки соприкосновения коронарной массы с краем магнитного поля Земли. Плазмосфера расположена чуть выше ионосферы и простирается на 29000 километров (4/5 радиуса Земли).

До наступления солнечной бури плазмосфера отсутствовала, представляя собой ионизированный водород, в котором электроны и протоны были лишены всякого воздействия кроме ультрафиолетового солнечного излучения.

Обычно эти частицы дрейфуют около Земли. Но когда происходят большие солнечные бури, внешняя область плазмосферы увеличивается по направлению к Солнцу, достигая 10 радиусов Земли (около 64444 километров).

Информация с космических зондов THEMIS подтвердила данные о том, что холодный и плотный плазменный поток растянулся по направлению к месту, где солнечная буря вступила в контакт с магнитным полем Земли.

Было обнаружено, что замедляя процесс магнитного пересоединения, плазменный поток ослабляет силу магнитной бури и соответственно уменьшает негативное влияние Солнца на нашу планету. Во время этого процесса корональные массы оказываются отброшенными назад к магнитному хвосту планеты на ночной стороне.

Учёным удалось выяснить и суть процессов, генерирующих плазменный щит. Его работа основана на электрических полях, создаваемых заряженными частицами во время выбросов корональной массы.

Тем не менее, эта защита не имеет стопроцентной надёжности. Её эффективность зависит от наличия достаточного количества заряженных частиц в атмосфере, а также от величины выброшенной корональной массы. В случае если эти показатели малы плазма не сможет дотянуться до края магнитного пузыря.

Учёные считают, что плазменный щит может обеспечить надёжную защиту только при выбросах средних размеров. Очень малые или очень большие выбросы, скорее всего, достигнут планеты.