Магнитный «зигзаг» впервые обнаружен вблизи Земли

Миссия NASA Magnetospheric Multiscale, состоящая из четырех космических аппаратов, собирает информацию о магнитном пересоединении вокруг Земли. Автор: NASA/GSFC

В последние годы зонд NASA Parker Solar Probe позволил нам вблизи рассмотреть Солнце. Среди открытий зонда было присутствие многочисленных изгибов, или «зигзагов» (switchbacks), в линиях магнитного поля во внешней атмосфере Солнца. Считается, что эти зигзаги образуются, когда солнечные магнитные линии, направленные в противоположные стороны, разрываются, а затем снова соединяются, или «пересоединяются», в новой конфигурации, оставляя характерные зигзагообразные изгибы в преобразованных линиях.

В своей статье, опубликованной в Journal of Geophysical Research: Space Physics, Э. О. Макдугалл и М. Р. Аргалл сообщают о наблюдениях структуры в форме зигзага в магнитном поле Земли, что позволяет предположить, что такие зигзаги могут формироваться и вблизи планет.

Исследователи обнаружили зигзаг, анализируя данные миссии NASA Magnetospheric Multiscale, в которой используются четыре спутника на орбите Земли для изучения магнитного поля нашей планеты. Они зафиксировали скручивающее возмущение во внешней части магнитосферы Земли — пузыря пространства, окружающего нашу планету, где коктейль из заряженных частиц, известный как плазма, перемещается вдоль линий магнитного поля Земли.

Более детальный анализ возмущения показал, что оно состояло из плазмы как изнутри магнитного поля Земли, так и от Солнца. Солнце постоянно излучает плазму, известную как солнечный ветер, со сверхзвуковыми скоростями во всех направлениях. Большая часть солнечного ветра, направленного к Земле, огибает нашу магнитосферу, но небольшое количество проникает внутрь и смешивается с плазмой, уже находящейся в магнитосфере.

Исследователи наблюдали, как структура из смешанной плазмы ненадолго повернулась, а затем отскочила обратно к своей первоначальной ориентации, оставив зигзагообразную форму, очень похожую на зигзаги, наблюдаемые вблизи Солнца. Они пришли к выводу, что этот зигзаг, скорее всего, сформировался, когда линии магнитного поля, переносимые солнечным ветром, подверглись магнитному пересоединению с частью магнитного поля Земли.

Полученные данные позволяют предположить, что зигзаги могут возникать не только вблизи Солнца, но и там, где солнечный ветер сталкивается с планетарным магнитным полем. Это может иметь ключевые последствия для космической погоды, поскольку смешение плазмы солнечного ветра с плазмой, уже присутствующей в магнитосфере Земли, может вызывать потенциально опасные геомагнитные бури и полярные сияния.

Исследование также открывает возможность лучше изучить зигзаги, исследуя их «не выходя из дома», без отправки зондов в солнечную корону.

Больше информации: E. O. McDougall et al, A Case for a Switchback Generated by Interchange Reconnection Between the Open Solar Wind and Closed Magnetosphere Field Line, Journal of Geophysical Research: Space Physics (2025). DOI: 10.1029/2025ja034180