Ученые СПбГУ выявили возрастания потоков энергичных заряженных частиц во время космических суббурь в окрестности густонаселенной спутниками орбиты

Инжекция — значительное, кратковременное локальное возрастание потока заряженных энергичных частиц во внешней части радиационного пояса Земли, ближайшего околоземного пространства Земли, содержащего высокие потоки энергичных протонов и электронов. Инжекция происходит вследствие быстрого переноса из хвоста магнитосферы (длинного шлейфа, который находится на ночной стороне Земли) во внутреннюю магнитосферу данных заряженных частиц, испытывающих в процессе переноса значительное ускорение. Инжекция происходит быстрыми струйными течениями, которые генерируются в хвосте магнитосферы на расстоянии 20‑30 земных радиусов.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в JGR: Space Physics.

Важно отметить, что, по наблюдениям ученых, особенно сильно интенсивность и проникающая способность струй увеличивается в периоды магнитосферных суббурь. Магнитосферные суббури — это возмущения в околоземном пространстве, связанные с частичным разрушением токового слоя хвоста магнитосферы и быстрым высвобождением накопленной магнитной энергии.

Помимо того, что инжекции пополняют внешний радиационный пояс Земли, резко возрастающие при инжекциях потоки энергичных электронов приводят к нарушению функционирования спутниковых систем. Из прочих важных последствий особо важны высыпания энергичных электронов в атмосферу высоких широт при суббурях, из‑за которых нарушается радиосвязь, страдает спутниковая навигация, возможны долговременные последствия для состояния стратосферного озона и, вероятно, климата. Эти высыпания запускаются инжекциями и тесно с ними связаны.

Основой работы являлись расчеты по адекватной (по физике) и реалистичной (по начальной конфигурации) самосогласованной модели. Модель показала, что мы правильно воспроизводим интенсивность инжекции и основные известные динамические характеристики инжекций и связанных с ней высыпаний. Данные спутников подтвердили эффективность модели.

Сотрудник лаборатории исследования озонового слоя и верхней атмосферы, профессор СПбГУ (кафедра физики Земли) Виктор Сергеев

Моделирование показало, что наибольший рост потоков энергичных электронов происходит в головной части струйного потока инжекции. А максимальные потоки заряженных частиц были локализованы в окрестности геостационарной орбиты — круговой орбиты на расстоянии 6,6 земного радиуса, проходящей над экватором Земли. По словам ученых, это делает данную область уникальной территорией в магнитосфере с точки зрения космической погоды.

Санкт‑Петербургский университет является лидером по количеству грантов Российского научного фонда. В 2022 году ученые СПбГУ получили 112 грантов, это 5,5 % от общего числа победивших проектов и наибольшее число грантов для одной организации. При этом 25% поддержанных проектов выполняются под руководством молодых исследователей. В 2023 году Университет сохранил лидерство по данному конкурсу РНФ: ученые СПбГУ получили 70 грантов, это 5 % от общего числа победивших проектов. От Санкт‑Петербургского университета на конкурс 2023 года было подано 214 заявок, и практически каждая третья из них получила поддержку.

Расчеты влияния суббурь на инжекцию частиц проводились и ранее, однако для описания генерации и торможения плазменных струй во внутренней магнитосфере они были грубы и не включали в себя самосогласованно описание самих энергичных частиц. Новая же модель учитывает магнитный дрейф частиц и другие важные параметры. Эта модель позволяет увидеть, как формируется инжекция, как она трансформируется в дрейфующее вокруг Земли облако частиц и каковы создаваемые ими высыпания в ионосферу.

Отметим, что ранее сотрудники лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ выяснили, что во время геомагнитных бурь в течение суток может разрушаться до четверти озона, содержащегося на высоте около 75 километров в полярной мезосфере.

Санкт‑Петербургский государственный университет — первый университет России был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — научный, образовательный и культурный центр мирового уровня. В 2024 году Санкт‑Петербургский университет отметит свой 300‑летний юбилей.

План мероприятий в рамках празднования юбилея Университета был утвержден на заседании оргкомитета по празднованию 300‑летия СПбГУ, которое провел заместитель председателя Правительства РФ Дмитрий Чернышенко. Среди таких мероприятий — присвоение малой планете имени в честь СПбГУ, выпуск банковских карт со специальным дизайном, создание почтовых марок, посвященных истории первого университета России, брендирование самолета авиакомпании «Россия» и многое другое. Кроме того, Университет запустил сайт, посвященный предстоящему празднику, с информацией о выдающихся универсантах, научных достижениях и подробностях подготовки к юбилею.