Двоє вчених з Університету Аляски в Фербенксі виявили новий тип «свистуна», електромагнітної хвилі, яка переносить значну кількість енергії блискавки до магнітосфери Землі. Дослідження опубліковано в Science Advances. Вікас Сонвалкар, почесний професор, і Амані Редді, доцент, відкрили новий тип хвилі. Хвиля переносить енергію блискавки, яка потрапляє в іоносферу в низьких широтах, до магнітосфери. Енергія відбивається вгору нижньою межею іоносфери на висоті приблизно 55 миль у протилежній півкулі.
Раніше вважалося, пишуть автори, що енергія блискавки, що потрапляє в іоносферу на низьких широтах, залишається в пастці іоносфери і тому не досягає радіаційних поясів. Пояси — це два шари заряджених частинок, що оточують планету й утримуються на місці магнітним полем Землі.
“Ми як суспільство залежимо від космічних технологій”, – сказав Сонвалкар. «Сучасні системи зв’язку та навігації, супутники та космічні кораблі з астронавтами на борту стикаються зі шкідливими енергетичними частинками радіаційних поясів, які можуть пошкодити електроніку та викликати рак. «Краще розуміння радіаційних поясів і різноманіття електромагнітних хвиль, у тому числі тих, що виникають від земної блискавки, які впливають на них, є життєво важливим для діяльності людини в космосі», — сказав він.
Відкриття Сонвалкара та Редді — це тип хвилі свисту, який вони називають «відбитим свистом». Під час відтворення через динамік вістлери видають свистячий звук.
Енергія блискавки, що надходить в іоносферу на вищих широтах, досягає магнітосфери як інший тип свисту, який називається відбитим у магнітосфері свистом, який зазнає одного або кількох відображень у магнітосфері.
Іоносфера — це шар верхньої атмосфери Землі, що характеризується високою концентрацією іонів і вільних електронів. Він іонізується сонячним випромінюванням і космічними променями, що робить його провідним і важливим для радіозв’язку, оскільки він відбиває та змінює радіохвилі.
Магнітосфера Землі — це область космосу, що оточує планету і створюється магнітним полем Землі. Він створює захисний бар’єр, який запобігає потраплянню більшості частинок сонячного вітру в атмосферу та заподіяння шкоди життю та технологіям.
Дослідження Сонвалкара та Редді показує, що в магнітосфері співіснують обидва типи свистів — дзеркально відбиті свистки та магнітосферно відбиті свистки.
У своєму дослідженні автори використовували дані про плазмові хвилі із зондів Ван Аллена NASA, які були запущені у 2012 році і працювали до 2019 року, а також дані про блискавки з Всесвітньої мережі виявлення блискавок.
Вони розробили модель розповсюдження хвиль, яка, розглядаючи дзеркально відбиті свистки, показала подвоєння енергії блискавки, що досягає магнітосфери. Огляд даних плазмових хвиль із зондів Ван Аллена показав, що дзеркально відображені свистки є звичайним явищем магнітосфери. Більшість блискавок виникає в низьких широтах, які є тропічними та субтропічними регіонами, схильними до розвитку гроз.
«Це означає, що дзеркально відбиті свистки, ймовірно, несуть більшу частину енергії блискавки в магнітосферу порівняно з тією, яку несуть магнітосферно відбиті свистки», — сказав Сонвалкар.
Вплив генерованих блискавкою свистових хвиль на фізику радіаційного поясу та їх використання в дистанційному зондуванні магнітосферної плазми досліджується з 1950-х років. Сонвалкар і Редді працюють на кафедрі електротехніки та комп’ютерної інженерії Інженерно-гірничого коледжу UAF. Reddy також пов’язаний з Геофізичним інститутом UAF. Дослідження Сонвалкара та Редді підтримуються грантами від Національного наукового фонду та NASA EPSCoR, створеної програми стимулювання конкурентних досліджень.