Потужний сонячний супершторм, що вирував на День матері, спричинив несподіваний феномен у верхніх шарах земної атмосфери. Вчені з Університету Кюсю виявили, що під час геомагнітної бурі активізувалися загадкові іоносферні утворення, відомі як спорадичні шари E. Ці тонкі хмари, насичені іонізованими металами, почали поширюватися від полярних регіонів до екватора, розкриваючи досі невідомі механізми впливу космічної погоди на нашу планету.
Іоносферний феномен, що здивував науковців
Спорадичні шари E — це тонкі (всього 1-5 кілометрів завтовшки), але надзвичайно щільні утворення, що виникають на висоті 90-120 кілометрів над поверхнею Землі. Вони складаються переважно з іонізованих частинок заліза та магнію. Раніше вважалося, що ці шари майже не реагують на сонячні бурі, проте дослідження японських вчених спростувало це припущення.
"Коли вивчали геомагнітну бурю на День матері, більшість дослідників зосереджувалася на F-шарі іоносфери, що розташований на висоті 150-500 км, де відбувається найбільша іонізація," пояснює професорка Хуйсінь Лю з факультету природничих наук Університету Кюсю. "Спорадичний E-шар раніше майже не досліджували під час штормів, оскільки здавалося, що він не зазнає впливу сонячних бур. Але ми вирішили перевірити, чи така потужна геомагнітна буря, як на День матері, вплинула на E-шар. Те, що ми виявили, було дуже цікавим".
Досліджуючи це явище, науковці зібрали безпрецедентний обсяг даних. Вони використали 37 наземних радарів (іоносондів) та вимірювання з супутникової мережі COSMIC-2, що обертається навколо Землі. Ця комбінація дозволила створити одну з найдетальніших глобальних карт активності спорадичних шарів E під час та після потужної сонячної бурі.
Найбільше здивування викликав той факт, що ці металеві хмари активізувалися не під час основної фази сонячного шторму, а в період відновлення. Вони були сконцентровані над Південно-Східною Азією, Австралією, південною та східною частинами Тихого океану. Особливо цікавим виявилося те, що ці хмари ніби подорожували земною кулею, спочатку з'являючись поблизу полярних регіонів, а потім поступово виникаючи на нижчих широтах.
Швидкість поширення цих металевих хмар сягала приблизно 300 км/год, що дозволяло їм перетнути відстань, рівну довжині України, менш ніж за дві години. Така поведінка свідчить про існування масштабної атмосферної хвилі, спричиненої штормом.
Вплив на комунікації та технології
Розуміння активності E-шару надзвичайно важливе через його потенційний вплив на радіокомунікації у діапазонах ВЧ та ДВЧ. Спорадичні E-шари можуть відбивати та заломлювати радіохвилі, порушуючи роботу авіаційних систем зв'язку, що ставить під загрозу безпеку польотів у певних регіонах, систем екстрених служб та аматорського радіо, що використовують відповідні частоти.
Під час травневої бурі було зафіксовано значні перебої у роботі радіозв'язку. За деякими даними, до 64% короткохвильових сигналів у критичний період було перервано. Це створило серйозні виклики для комунікацій у віддалених районах, особливо в Тихоокеанському регіоні.
Дослідники також відзначають, що вивчення спорадичних E-шарів може допомогти краще розуміти загальну динаміку іоносфери та прогнозувати потенційні перебої зв'язку в майбутньому. "Тепер ми знаємо, що спорадичні E-шари посилюються під час фази відновлення сонячної бурі, тож можливо, ми зможемо точніше прогнозувати їхню появу, використовуючи характеристики поширення, виявлені в нашому дослідженні, і пом'якшувати потенційні перебої зв'язку," підсумовує професорка Лю.
Цікаво, що до складу цих іоносферних утворень входять метали, які потрапляють у верхні шари атмосфери з космічного пилу. При іонізації під впливом сонячної радіації вони формують щільні хмари, які можуть з'являтися і зникати протягом кількох годин.
Науковці планують переглянути дані інших сонячних бур, щоб краще зрозуміти ці явища та розробити ефективні системи попередження. До 2030 року може бути створена глобальна система моніторингу, здатна прогнозувати виникнення спорадичних E-шарів за кілька годин до їх появи, що дозволить завчасно адаптувати чутливі комунікаційні системи.
