Циклы «дыхания» верхней атмосферы Земли связаны с возмущениями солнечного ветра

Новое исследование Университета Колорадо в Боулдере показывает, что периодическое «дыхание» верхней атмосферы Земли, долгое время ставившее учёных в тупик, частично обусловлено циклическими возмущениями солнечного ветра. Это открытие поможет более точно отслеживать спутники и улучшить прогнозы сбоев в электронной связи.

Внешняя газовая оболочка атмосферы, известная как термосфера, расширяется и сжимается, обмениваясь энергией с космической средой, что вызывает изменения её плотности. Эти изменения могут влиять на атмосферное сопротивление спутников, сбивая их с расчётных траекторий. Хотя доминирующим механизмом, заставляющим термосферу «дышать», является экстремальное ультрафиолетовое излучение Солнца, новое исследование указывает, что высокоскоростной солнечный ветер вызывает независимые эпизоды «дыхания». Он создаёт геомагнитные возмущения, нагревает термосферу и изменяет её плотность. Эти потоки ветра генерируются относительно холодными областями на поверхности Солнца — корональными дырами, которые периодически вращаются вокруг светила.

«Мы были удивлены, обнаружив, что изменения плотности в наших наблюдениях столь последовательны. Учитывая огромный рост спутниковой активности в последние годы, обнаружение этого нового механизма дыхания термосферы должно помочь улучшить наши модели и повысить точность отслеживания спутников и предотвращения столкновений», — отметил ведущий автор работы, доцент Джефф Тейер.

Термосфера начинается примерно на высоте 60 миль (около 97 км) над Землёй и простирается до примерно 300 миль (около 483 км). Помимо известных колебаний с 27-дневным периодом вращения Солнца, новые данные показывают, что в термосфере также происходят периодические колебания с периодами в 4–5, 6–7 и 9–11 дней. Они вызваны взаимодействием высокоскоростного солнечного ветра с Землёй и передачей энергии через полярные сияния и усиленные электрические токи.

Команда использовала данные немецкого спутника CHAMP и спутника NASA Advanced Composition Explorer. Помимо помощи в мониторинге плотности термосферы, результаты исследования должны помочь отслеживать растущее количество космического мусора в верхних слоях атмосферы. Более глубокое понимание характеристик термосферы также позволит корректировать радиосвязь и сигналы GPS в периоды значительной активности солнечного ветра.