Исследования аспиранта ИСЗФ СО РАН Александра Рубцова опровергают устоявшиеся представления о свойствах ультранизкочастотных волн

Журнал Journal of Geophysical Research: Space Physics (входит во второй квартиль международных баз данных) опубликовал две статьи аспиранта Института солнечно-земной физики СО РАН Александра Рубцова, написанных по итогам его стажировки в Японии. Каждая статья стала отдельной главой в кандидатской диссертации, которую ученый планирует защитить в ближайшее время.

Статьи (https://doi.org/10.1029/2023JA031674; https://doi.org/10.1029/2023JA031675) посвящены статистическому анализу большого массива наблюдений ультранизкочастотных волн в магнитосфере Земли. Пространственный масштаб этих волн сравним с размерами нашей планеты, они переносят энергию на огромные расстояния внутри магнитосферы – на десятки тысяч километров.

- Для набора статистики использованы данные японского спутника Аrаsе с 2017 года по 2020 год, когда солнечная активность была в минимуме и магнитные бури не помешали изучению свойств волн, - рассказал Александр Рубцов.

Первые результаты по распределению волн в пространстве по большей части подтвердили выводы, сделанные в предыдущих работах, однако при детальном анализе материала аспирант обнаружил, что общепринятое разделение волн на три вида в соответствии с направлением колебаний, что связывалось с разными источниками генерации волн, неверно.

- Ранее выделялись отдельные волны – радиальные, азимутальные и продольные относительно главного магнитного поля Земли. Однако анализ больших экспериментальных данных показал, что большая часть этих волн имеет промежуточную поляризацию. Эта интерпретация подтверждает теории, которые ранее разрабатывались учеными нашего института. До последнего времени им уделялось мало внимания, и они были не самыми распространенными в научном сообществе.

Понимание природы ультранизкочастотных волн поможет сделать космонавтику более безопасной, уверен ученый.

- Согласно некоторым теориям, эти волны отвечают за ускорение частиц в радиационных поясах. Они способны навредить здоровью космонавтов, которые полетят на Луну, и могут выводить из строя технику, например, спутники в околоземном космическом пространстве. Если мы поймем, в какой момент происходит передача энергии от волны частицам, и они становятся наиболее опасными, мы сможем защитить спутники и людей.

В планах исследователя изучить, как взаимодействуют частицы с волнами. Это даст возможность понять, как появляются эти волны и куда они отдают энергию. Сейчас считается, что энергию волны берут из солнечного ветра или от магнитных бурь.

- Кроме того, было обнаружено, что внутренней границей области распространения ультранизкочастотных волн служит плазмопауза – граница, разделяющая внутреннюю область пространства вокруг Земли с высокой плотностью частиц и внешнюю магнитосферу, где плотность падает до 1 частицы в кубическом сантиметре. Какие именно процессы там происходят, еще предстоит понять. Также мы планируем промоделировать частный (наиболее типичный) случай наблюдения волны, чтобы окончательно подтвердить данные эксперимента.