В мае 2024 года мощная солнечная буря вызвала яркие полярные сияния в регионах, где они наблюдаются редко. Одновременно в магнитосфере Земли произошли беспрецедентные изменения, которые удалось подробно изучить благодаря спутнику Arase. Исследователи впервые напрямую определили состав частиц кольцевого тока во время геомагнитной бури такой силы.
Событие началось после серии мощных выбросов, произошедших в области крупного солнечного пятна. Облака намагниченной плазмы двигались к Земле и объединились перед столкновением с её магнитосферой. В результате кольцевой ток — область заряженных частиц, окружающая планету, — достиг рекордной за всё время наблюдений интенсивности.
Учёные давно рассматривают два основных источника частиц кольцевого тока: солнечный ветер и ионосферу Земли. Однако данные показали, что во время этой бури вклад солнечного ветра оказался небольшим, тогда как частицы из верхних слоёв земной атмосферы преобладали. Около 85% ионов составлял кислород, поступивший из ионосферы, что стало неожиданным результатом для события, вызванного плотными потоками солнечного вещества.
Буря 10–11 мая получила названия «буря Гэннона» и «буря ко Дню матери». Индекс SYM-H, используемый для оценки геомагнитных возмущений, опустился до минус 518 нанотесла, что стало вторым по масштабу показателем с 1981 года. Спутник Arase зафиксировал также ослабление магнитного поля примерно на 40% на высоте около 16 тысяч километров, причём в значительно более близкой к Земле области, чем во время сопоставимых ранее событий.
Кольцевой ток образуют главным образом энергичные ионы кислорода и водорода, медленно перемещающиеся вокруг планеты на расстоянии тысяч километров над экватором. Создаваемое ими магнитное поле частично ослабляет земное магнитное поле, а при особенно сильной буре тяжёлые ионы из атмосферы могут усиливать этот эффект. Исследователи также обнаружили уменьшение числа энергичных электронов в той же области, но пока не установили, было ли оно напрямую связано с изменением магнитного поля.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances и могут повлиять на развитие прогнозов космической погоды. Современные модели в значительной степени ориентируются на параметры солнечного ветра, однако теперь учёным предстоит учитывать и состояние верхней атмосферы Земли. Полученные данные поддерживают проект FACTORS, в рамках которого планируется с помощью двух спутников изучить поступление атмосферных ионов в магнитосферу и их влияние на геомагнитные бури.