Земля постоянно подвергается воздействию потока заряженных частиц от Солнца, известного как солнечный ветер. Подобно тому, как ветер обтекает реактивный самолет или вода — лодку, эти потоки изгибаются вокруг магнитного поля Земли, образуя на солнечной стороне фронт, называемый ударной волной, и растягивая его в форму с длинным хвостом на ночной стороне.
Это происходит потому, что скорость солнечного ветра внезапно снижается, когда он встречает сопротивление магнитного поля Земли. В результате этого замедления частицы солнечного ветра сжимаются, нагреваются и создают ударную волну.
Резкие изменения солнечного ветра могут существенно влиять на структуру и динамику магнитосферы Земли. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, описывает наблюдения редкого явления, возникшего во время коронального выброса массы (CME) в 2023 году.
Корональные выбросы массы обычно движутся быстрее скорости Альвена — скорости, с которой линии магнитного поля движутся через намагниченную плазму. Однако 24 апреля 2023 года космический аппарат NASA MMS (Magnetospheric Multiscale Mission) обнаружил, что скорость Альвена во время сильного коронального выброса массы была выше, чем скорость потока солнечного ветра. Эта аномалия привела ко временному исчезновению ударной волны Земли, позволив плазме и магнитному полю Солнца напрямую взаимодействовать с магнитосферой.
В результате наблюдались структуры, называемые крыльями Альвена, области в магнитосфере Земли, где магнитное поле нашей планеты соединяется с магнитным полем Солнца, создавая непрерывную магнитную структуру. Во время сильных солнечных событий, таких как корональные выбросы массы, магнитное поле Солнца временно расширяется и взаимодействует с магнитосферой Земли.
Когда образуются крылья Альвена, они действуют как канал, позволяя плазме перемещаться между магнитосферой Земли и Солнцем, это магнитное взаимодействие, которое позволяет плазме перемещаться между двумя объектами.
Уникальное событие CME предоставило новые сведения о формировании и развитии крыльев Альвена. Подобный процесс может происходить вокруг других магнитно-активных тел в нашей солнечной системе и Вселенной. Наблюдения предполагают, что формирование полярных сияний на спутнике Юпитера Ганимеде также может быть связано с крыльями Альвена. Авторы исследования предполагают, что будущая работа может быть направлена на поиск подобных полярных сияний с крыльями Альвена, происходящих на Земле.
Это редкое явление расширяет понимание магнитосферы Земли и предоставляет ценную информацию для изучения других планет и спутников в Солнечной системе и за её пределами.