Удивительный мир космического пространства предстает перед нами как захватывающее взаимодействие электромагнитных волн и заряженных частиц. В бескрайних просторах космоса, где частицы разделены огромными расстояниями и практически не встречаются друг с другом, именно электромагнитные волны становятся главными проводниками энергии, обеспечивая динамику и движение частиц.
Особое место в этом космическом симфоническом оркестре занимают удивительные «свистящие» хоровые волны — мощнейшие природные электромагнитные колебания. На протяжении семи десятилетий исследователи изучают эти феноменальные явления не только в околоземном пространстве, но и вблизи других планет Солнечной системы. Уникальность этих волн заключается в том, что при переводе в звуковой диапазон они создают мелодичные звуки, напоминающие птичье пение.
Многолетние исследования позволили установить значительную роль хоровых волн в формировании радиационных поясов нашей планеты, создании впечатляющих пульсаций полярного сияния и транспортировке энергетических частиц через атмосферные слои.
Долгое время механизм образования этих загадочных волн оставался неясным для научного сообщества. Главным препятствием было отсутствие точных измерений энергетического обмена внутри волновых процессов. Сложности создавали интенсивные энергетические потоки и мощное магнитное поле Земли, затрудняющие работу измерительных приборов. Традиционно поиск хоровых волн ограничивался десятью земными радиусами, поскольку существовала теория о необходимости дипольного магнитного поля для их формирования.
Прорыв произошел благодаря новому исследованию, результаты которого опубликованы в престижном научном издании Nature. Ученым впервые удалось зафиксировать хоровые волны на колоссальном расстоянии — 165 тысяч километров от Земли, в дальних областях магнитосферы. Это открытие стало возможным благодаря данным, собранным группой спутников MMS в конце 2019 года.
На дистанции 26 земных радиусов, где магнитное поле значительно ослаблено, обнаруженные волны демонстрировали краткосрочную активность около 0,1 секунды, с характерной частотой около 100 герц. Удивительное сходство этих параметров с показателями околоземных волн опровергает необходимость сильного дипольного поля для их возникновения.
Новые наблюдения позволили детально изучить внутреннюю динамику волн. Выяснилось, что хоровое излучение генерируется непосредственно в точке наблюдения, получая энергию от тепловых электронов с показателями около трех килоэлектронвольт.
Понимание природы хоровых волн имеет огромное практическое значение для космической отрасли. Их импульсы, ускоряющие электроны, способствуют усилению радиационных поясов, что создает определенные риски для космической техники и экипажей. Глубокое изучение этого явления открывает перспективы разработки эффективных защитных мер для космической деятельности человечества.
