Спутник Arase зафиксировал преодоление барьера радиационного пояса Земли электронами multi-MeV

Анализ данных японского спутника Arase, проведенный во время экстремальной геомагнитной супербури в мае 2024 года, показал, что ультрарелятивистские электроны способны проникать за пределы барьера внутреннего радиационного пояса Земли, согласно публикации в Geophysical Research Letters doi.orgGeophysical Research Lettersdoi.orgОткрыть источник ↗. Область L* < 3, долгое время считавшаяся непроницаемой границей для высокоэнергетических частиц, подверглась быстрому заполнению электронами с энергиями в несколько мегаэлектронвольт. Профили плотности фазового пространства выявили формирование локального максимума в районе L* ∼ 3, что подтверждает появление источника прямого in situ ускорения внутри околоземного пространства doi.orgGeophysical Research Lettersdoi.orgОткрыть источник ↗.

Поток частиц с энергиями около 3 МэВ увеличился более чем в 5 000 раз относительно параметров, зафиксированных аппаратурой спутника до начала бури doi.orgGeophysical Research Lettersdoi.orgОткрыть источник ↗. Возникший максимум послужил источником для последующей радиальной диффузии как во внешнем, так и во внутреннем направлении. Буря уровня G5, ставшая сильнейшей более чем за два десятилетия, позволила изучить механизмы динамики радиационных поясов в условиях предельных возмущений солнечного ветра.

Взаимодействие с хорус-волнами

Одновременно с ростом потоков приборы Arase зарегистрировали интенсивные электромагнитные хорус-волны в зоне с резко сниженной плотностью плазмы doi.orgGeophysical Research Lettersdoi.orgОткрыть источник ↗. Это истощение среды поддерживалось усиленной магнитосферной конвекцией и отрицательной ионосферной бурей. Сочетание низкой концентрации плазмы и интенсивных волн обеспечило условия для резонансного взаимодействия, в результате которого электроны были локально разогнаны до релятивистских скоростей doi.orgGeophysical Research Lettersdoi.orgОткрыть источник ↗.

Уязвимость околоземных аппаратов

Релятивистские электроны обладают достаточной энергией для преодоления защитных экранов космических аппаратов и повреждения полупроводниковой электроники doi.orgGeophysical Research Lettersdoi.orgОткрыть источник ↗. Ранее предполагалось, что барьер на расстоянии около трех радиусов Земли надежно отсекает подобные частицы при любых условиях. Результаты измерений показывают, что при экстремальной геомагнитной активности барьер перестает работать, что требует пересмотра моделей радиационной опасности для орбитальных группировок.