Ученые выяснили, как геомагнитное поле защищает Землю от электронов

Понимание ионосферы в высоких слоях земной атмосферы очень важно, поскольку она оказывает влияние на системы связи, спутники и важнейшие химические свойства, включая озоновый слой.

Новые сведения об активности высокоэнергетических электронов ученые получили в результате моделирования, проведенного под руководством геофизика Юто Катоха из Университета Тохоку, о чем сообщается в журнале Earth, Planets and Space.

Наши результаты проясняют неожиданную роль геомагнитного поля, окружающего Землю, в защите атмосферы от высокоэнергетических электронов, — говорит Катох.

Ионосфера — это широкая область, расположенная на высоте примерно от 60 до более 600 км над поверхностью Земли. Она содержит электрически заряженные частицы, представляющие собой смесь ионов и свободных электронов, образующихся при взаимодействии атмосферы с солнечным излучением.

Полярные области ионосферы подвергаются особенно устойчивому и энергичному потоку приходящих электронов в процессе, называемом электронными осадками. Эти «релятивистские» электроны движутся со скоростью, близкой к скорости света, при этом эффекты теории относительности Эйнштейна становятся все более значимыми. Они сталкиваются с молекулами газа и способствуют возникновению многих явлений в ионосфере, включая красочные авроральные проявления. Эти процессы в значительной степени зависят от воздействия геомагнитного поля на участвующие в них заряженные частицы.

Группа специалистов из Тохоку совместно с коллегами из Германии и других институтов Японии разработала сложный программный код, в котором особое внимание было уделено моделированию влияния относительно малоизученной «зеркальной силы» на осаждение электронов. Она обусловлена магнитной силой, действующей на заряженные частицы под влиянием геомагнитного поля.

Моделирование показало, что зеркальная сила заставляет релятивистские электроны отскакивать вверх, причем в степени, зависящей от углов, под которыми электроны прилетают. Предсказанные эффекты означают, что электроны сталкиваются с другими заряженными частицами выше в ионосфере, чем предполагалось ранее.

Приводя один из примеров значимости этой работы, Катох комментирует:

Осаждающие электроны, которым удается пройти через зеркальную силу, могут достигать средней и нижней атмосферы, способствуя химическим реакциям, связанным с изменением уровня озона.

Снижение уровня озона на полюсах, вызванное загрязнением атмосферы, уменьшает защиту живых организмов от ультрафиолетового излучения, которую обеспечивает озон.

Катох подчеркивает, что ключевым теоретическим достижением исследования является выявление удивительной значимости геомагнитного поля и зеркальной силы в защите нижней атмосферы от последствий деятельности электронных осадков, удерживая их на большем расстоянии.

В настоящее время мы начали проект по объединению имитационного моделирования, использованного в данной работе, с реальными наблюдениями полярной ионосферы для достижения еще более глубокого понимания этих важнейших геофизических процессов, — говорит Катох.

04.08.2023


Подписаться в Telegram



Космос

Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена

Впервые люди потревожили лунную пыль 13 сентяб...

PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?

По мере развития астрофизических технологий и&...

Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса
Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса

Исследователи Военно-морской исследовательской...

NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути
NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути

На последнем снимке космического телескопа НАС...

Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее
Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

Иммиграция на Марс и жизнь на н...

На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов
На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов

Международная группа ученых под руководст...

The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную
The Astrophysical Journal: Богатые газом галактики зажгли раннюю Вселенную

Новые изображения, полученные с помощью к...

Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой
Ракета НАСА увидит раскаленный край звездообразующей сверхновой

Новая зондирующая ракета отправится в кос...

Nature: Разгадана тайна марсианской оболочки
Nature: Разгадана тайна марсианской оболочки

В течение четырех лет посадочный аппарат ...

Новое моделирование пересматривает стандартную модель космологии
Новое моделирование пересматривает стандартную модель космологии

Когда ученые увидели первые изображения самых ...

Как звездная активность влияет на экзопланеты в системе TRAPPIST-1
Как звездная активность влияет на экзопланеты в системе TRAPPIST-1

Астрономы под руководством сотрудников Мо...

Icarus journal: Солнечная активность влияет на глобальную облачность на Нептуне
Icarus journal: Солнечная активность влияет на глобальную облачность на Нептуне

Астрономы обнаружили связь между изменением об...

Nature: Аппарат Solar Orbiter обнаружил струи газа из атмосферы Солнца
Nature: Аппарат Solar Orbiter обнаружил струи газа из атмосферы Солнца

Анализ показывает, что министруйки газа с...

Ученые ищут новые типы гравитационных волн в глубоком космосе
Ученые ищут новые типы гравитационных волн в глубоком космосе

Ученые эффектно подтвердили существование грав...

Корейский астрофизик усомнился в корректности теории гравитации
Корейский астрофизик усомнился в корректности теории гравитации

Южнокорейский профессор Кю-Хюн Чэ провел ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
NeuroImage: Найдено объяснение разного уровня эритроцитов в крови новорожденных
NeuroImage: Найдено объяснение разного уровня эритроцитов в крови новорожденных
PLOS ONE: Разработана система для предотвращения потери природных ресурсов
PLOS ONE: Разработана система для предотвращения потери природных ресурсов
Хирургия полезна для некоторых детей с легким нарушением дыхания во сне
Хирургия полезна для некоторых детей с легким нарушением дыхания во сне
PLOS ONE: Сойки и вороны по-разному реагируют на появление конкурентов
PLOS ONE: Сойки и вороны по-разному реагируют на появление конкурентов
Мозг новорожденных только кажется недоразвитым по сравнению с другими приматами
Мозг новорожденных только кажется недоразвитым по сравнению с другими приматами
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
Исследователи составили карту воздействия кетамина на мозг
Исследователи составили карту воздействия кетамина на мозг
Исследование показало, как важный белок сбалансировал клеточные мембраны
Исследование показало, как важный белок сбалансировал клеточные мембраны
AJT: Старые органы ускоряют старение получателей трансплантатов
AJT: Старые органы ускоряют старение получателей трансплантатов
Ученые предложили собирать воду из воздуха с помощью солнечной энергии
Ученые предложили собирать воду из воздуха с помощью солнечной энергии
В Science Advances опубликовали новые сведения о гибели динозавров
В Science Advances опубликовали новые сведения о гибели динозавров
JI: В-клетки вырабатывают антитела, которые подавляют аутоиммунный патогенез
JI: В-клетки вырабатывают антитела, которые подавляют аутоиммунный патогенез
Nature Comm: Робот, созданный по образу улитки, соберет микропластик в океане
Nature Comm: Робот, созданный по образу улитки, соберет микропластик в океане
Соленые иммунные клетки в мозге связаны с деменцией, вызванной гипертонией
Соленые иммунные клетки в мозге связаны с деменцией, вызванной гипертонией

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса