В мае 2024 года мощная солнечная буря вызвала яркие полярные сияния в регионах, где их наблюдают крайне редко. Однако свечение в небе стало лишь самым заметным проявлением масштабного возмущения магнитного пространства вокруг Земли. Исследователи впервые напрямую измерили состав частиц в кольцевом токе магнитосферы во время бури такой силы.
Событие началось после серии мощных выбросов, произошедших на крупном солнечном пятне. Облака намагниченной плазмы объединились по пути к Земле и затем столкнулись с её магнитосферой. В результате кольцевой ток — область энергичных заряженных частиц на расстоянии тысяч километров от экватора — пережил самое сильное за всю историю наблюдений возмущение.
Учёные давно изучают происхождение частиц кольцевого тока. Обычно их поставляют солнечный ветер и ионосфера Земли, однако во время майской бури частицы солнечного происхождения внесли лишь небольшой вклад. Около 85% ионов составлял кислород из верхних слоёв земной атмосферы, что стало неожиданным результатом, учитывая плотные потоки вещества, прибывшие от Солнца.
Наблюдения провёл японский спутник Arase, запущенный в 2016 году и работающий под управлением Японского агентства аэрокосмических исследований. Аппарат прошёл через область кольцевого тока вскоре после начала бури, а затем повторно — в период её наибольшей силы. Его приборы позволили определить массу и энергию отдельных ионов, благодаря чему исследователи смогли установить состав частиц.
10 и 11 мая 2024 года буря снизила показатель SYM-H до −518 нанотесла, что стало вторым по величине возмущением с 1981 года. Вблизи пика спутник зафиксировал ослабление магнитного поля примерно на 40% на высоте около 16 тысяч километров над Землёй. Одновременно уменьшилось количество энергичных электронов, циркулировавших в этой области, хотя прямая связь между этими явлениями пока требует дальнейшего изучения.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances и показывают, что земная атмосфера может сильнее влиять на мощность экстремальных магнитных бурь, чем предполагалось ранее. Более тяжёлые ионы кислорода, поступившие из ионосферы, могли усилить возмущение и приблизить область максимального ослабления магнитного поля к планете. Эти выводы также поддерживают проект FACTORS — предполагаемую японскую миссию с двумя спутниками, которая должна изучить выход атмосферных ионов в магнитосферу и их роль в развитии бурь, влияющих на спутники, навигацию, связь и энергосистемы.