Ученые обнаружили новый тип волны, переносящей энергию молнии, — зеркально-отраженный свистящий атмосферик. Эта волна проникает в ионосферу в низких широтах и достигает магнитосферы. Энергия отражается от нижней границы ионосферы, расположенной на высоте 89 км, и направляется в противоположное полушарие. Ранее считалось, что энергия молний, попадающая в ионосферу на низких широтах, задерживается в ней и не достигает радиационных поясов Земли. Радиационный пояс — область магнитосфер планет, в которой накапливаются и удерживаются высокоэнергичные заряженные частицы.
Энергия молнии, попадающая в ионосферу на более высоких широтах, достигает магнитосферы в виде волны, называемой магнитосферно-отраженным свистящим атмосфериком. Новое исследование демонстрирует, что в магнитосфере сосуществуют оба типа свистящих волн: зеркально-отраженные и магнитосферно-отраженные.
Ионосфера — это верхний слой атмосферы Земли, характеризующийся высокой концентрацией ионов и свободных электронов. Она образуется под воздействием солнечного излучения и космических лучей, приобретая способность проводить электрический ток. Благодаря своим свойствам ионосфера играет ключевую роль в радиосвязи, отражая и преломляя радиоволны. Магнитосфера Земли обеспечивает защитный барьер, который не позволяет большинству частиц солнечного ветра достичь атмосферы и нанести вред жизни и технике.
Ученые использовали данные о плазменных волнах, собранные спутниками NASA Van Allen Probes с 2012 по 2019 год, а также информацию о глобальной активности молний. Разработанная ими модель показала, что зеркально-отраженные свистящие волны удваивают количество энергии молний, достигающей магнитосферы Земли.
Зеркально-отраженные свистящие атмосферики оказались распространенным явлением в магнитосфере. Большинство молний возникает на низких широтах, в тропических и субтропических регионах, благоприятных для образования грозовых облаков. Из этого следует, что зеркально-отраженные свистящие волны переносят большую часть энергии молний в магнитосферу по сравнению с магнитосферно-отраженными свистящими волнами, которые ответственны за молнии на высоких широтах.
Понимание радиационных поясов и различных электромагнитных волн, включая те, что генерируются земными молниями, важно для обеспечения безопасности и эффективности космических технологий. Современные космические аппараты, от спутников связи до пилотируемых кораблей, подвержены воздействию заряженных частиц радиационных поясов, способных повредить электронику. Влияние свистящих волн, генерируемых молниями, на физику радиационных поясов и их использование в дистанционном зондировании магнитосферной плазмы исследуются с 1950-х годов.
