Ученые связали всплески радиоволн с началом интенсивных полярных сияний

«Аuroral beads» (ожерелье полярного сияния), снятые с Международной космической станции. Автор: NASA

Исследование Саутгемптонского университета выявило новую интригующую подсказку в разгадке тайны того, что запускает периоды очень интенсивной, ярко окрашенной активности во время демонстрации как южного, так и северного сияний.

Это впечатляющее явление, известное как «магнитосферная суббуря», которое окутывает ночное небо зелеными и фиолетовыми цветами, почти всегда предваряется тем, что ученые-космонавты называют «auroral beads» — похожей на ожерелье волной из множественных светящихся точек, которые в конечном итоге развиваются в шторм.

Ученые из Саутгемптона теперь показали, что существует связь между этими «сияющими бусинами» и интенсивностью низкочастотных радиоволн над авророй в магнитосфере Земли — обширной области вокруг нашей планеты, которая доминируется ее магнитным полем. Их выводы опубликованы в журнале Nature Communications.

Как запускаются сияния и суббури

«Северное и южное сияния вызваны столкновением заряженных частиц из космоса с атомами и молекулами в нашей атмосфере», — объясняет физик доктор Дэниел Уайтер из Саутгемптонского университета. «Частицы, выбрасываемые Солнцем, текут через Солнечную систему, неся с собой магнитное поле Солнца, и этот "солнечный ветер" является источником энергии для сияния.

«Суббури сияний вызваны накоплением и последующим высвобождением магнитной энергии, хранящейся в магнитосфере Земли во время ее взаимодействия с потоком солнечного ветра. Однако, что именно запускает внезапную разрядку этой энергии таким зрелищным образом, до конца не понятно».

Международная команда исследователей под руководством физиков из Саутгемптона изучила данные, собранные наземными обсерваториями, спутниками визуализации и радиоантеннами на борту космических аппаратов, включая аппарат NASA «Polar», японский аппарат «Arase» и камеры, размещенные в Лапландии и управляемые Финским метеорологическим институтом.

Схематическая иллюстрация механизма генерации AKR-предвестников и «auroral beads». Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65580-8

В частности, команда сосредоточилась на изучении аврорального километрического излучения (AKR) — естественных радиоизлучений, производимых в околоземном пространстве непосредственно над сиянием.

Ученые обнаружили, что до возникновения суббури наблюдается отчетливый сигнал в активности AKR почти точно в тот момент, когда становятся видимыми «сияющие бусины». Эта вспышка радиоизлучения внезапно усиливается в момент начала суббури.

Новые подсказки от радиоизлучения

Впервые исследованный, этот отчетливый радиосигнал дает важные подсказки о физических процессах, происходящих до и во время начала суббури, создавая сигнатуры как в видимом сиянии, так и в невидимых радиоизлучениях.

Ведущий автор исследования, постдокторант доктор Сиюань У из Саутгемптонского университета, заявляет: «Тонкие, частотно-дрейфующие структуры, наблюдаемые в AKR, предоставляют прямое доказательство формирования мелкомасштабных структур электрического потенциала вдоль магнитных силовых линий, связанных с "сияющими бусинами". Их периодичность и скорость распространения демонстрируют замечательную согласованность по множественным наборам данных.

«Вместе эти результаты предоставляют новые доказательства в понимании генерации "auroral beads" и процесса запуска суббури».

Ученые полагают, что это может быть универсальным механизмом, проявляющимся не только в северном и южном сияниях Земли, но и в магнитосфере некоторых других планет нашей Солнечной системы, таких как Сатурн и Юпитер. Они надеются, что их исследование теперь можно будет развивать, чтобы полностью понять, что запускает авроральные суббури.

Больше информации: S. Y. Wu et al, Radio emissions reveal Alfvénic activity and electron acceleration prior to substorm onset, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65580-8

Источник: University of Southampton