Сотрудники Геофизической обсерватории «Борок» (филиал Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН) выявили удивительные «памятные» свойства магнитных бурь Земли. Оказывается, наша магнитосфера ведёт себя подобно магниту — она не просто мгновенно реагирует на вспышки на Солнце, но и «запоминает» предыдущие воздействия, демонстрируя явление, которое физики называют гистерезисом.
Исследователи из Геофизической обсерватории «Борок» проанализировали почти тысячу магнитных бурь за полвека — с 1964 по 2010 год. Они изучили, как главный показатель бури — Dst-индекс (мерило силы бури) — связан с параметрами солнечного ветра: скоростью, давлением, напряжённостью магнитного поля и другими.
Выяснилось, что во время бури график зависимости Dst от любого параметра солнечного ветра рисует не простую линию, а изящную петлю. Это и есть гистерезис: путь, по которому буря набирает силу, не совпадает с путём её затухания. Магнитосфера как бы запаздывает с реакцией и возвращается в норму не сразу, а по своей собственной, более медленной траектории.
Что ещё интереснее — форма этой петли и степень запаздывания зависят от силы бури. Чем мощнее буря, тем больше площадь гистерезисной петли. Но самое неожиданное открытие — это инвариантность, то есть неизменность формы кривой бури. Оказалось, что усреднённая форма графика Dst-индекса практически одинакова что для слабых, что для сильных бурь. Простыми словами — все бури развиваются и угасают по одному и тому же сценарию, просто в разных масштабах.
Это фундаментальное свойство позволило учёным предложить новую математическую модель для описания бурь — уравнение, учитывающее и внешнее воздействие солнечного ветра, и «внутреннюю память» магнитосферы.
Почему это важно для нас? Понимание этих закономерностей — большой шаг к точному прогнозированию космической погоды. Если мы научимся моделировать не только силу солнечного удара, но и то, как магнитосфера будет на него реагировать с учётом своей «природной инерции», мы сможем лучше защищать спутники, энергосети и системы связи от разрушительных последствий геомагнитных бурь.
Таким образом, это исследование не только открывает новые фундаментальные свойства нашей магнитосферы, но и приближает нас к тому дню, когда прогноз космической погоды станет таким же точным и надежным, как и прогноз земной.
Исследование опубликовано в журнале «Солнечно-земная физика».
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
