Механизм появления нового типа радиоизлучения магнитосферы Земли — нетеплового гектометрового континуума, предложили сотрудники отдела физики космической плазмы ИКИ РАН. Изучив его проявления на протяжении почти семи лет, они обнаружили закономерности в поведении этого излучения, связанные в том числе с солнечной активностью.
В 2017 г. японский спутник ERG (другое название — Arase), предназначенный для изучения радиационных поясов Земли, обнаружил новый тип радиоизлучения, который получил название «нетепловой гектометровый континуум» (ГМК). Приставка «гекто-» означает увеличение в 100 раз, таким образом, речь идёт о радиоизлучении с длинами волн порядка 100 м и частотами 525–1700 кГц. Это излучение наблюдалось преимущественно на ночной стороне магнитосферы Земли. Оно формируется в нижней магнитосфере/верхней ионосфере на расстоянии примерно 1–2 радиуса Земли на низких широтах, однако механизм его появления некоторое время оставался неясным.
Механизм формирования этого излучения предложили сотрудники отдела физики космической плазмы ИКИ РАН и их коллеги из Института прикладной физики РАН и НИУ ВШЭ. Они предположили, что излучение рождается в результате двойного плазменного резонанса. Механизм двойного плазменного резонанса реализуется в случае, когда частота верхнего гибридного резонанса близка к частоте одной из гармоник электронной гирочастоты. При этом плазменные волны, взаимодействуя с электронами, «превращаются» в электромагнитные, то есть в те гектометровые радиоволны, которые зарегистрировал спутник.
Далее исследователи проанализировали все случаи регистрации таких волн за почти семь лет работы спутника ERG (Arase), с 2017 по 2024 г. Благодаря значительной выборке — около 1000 событий — удалось изучить особенности излучения ГМК.
Оказалось, что оно регистрировалось только на ночной стороне магнитосферы, правда, с некоторым «сдвигом» относительно границы освещённой и неосвещённой частей Земли. Такое свойство можно объяснить тем, что на дневной стороне Солнце греет ионосферную плазму, из-за чего исчезают условия, необходимые для двойного плазменного резонанса. Естественно, что на нагрев требуется определённое время, поэтому эффект проявляется не сразу.
Кроме того, на рождение излучения ГМК, видимо, влияет солнечная активность. Во второй половине 2022 г. случаев его появления не было, что совпало с повышением активности во время 25 солнечного цикла. По-видимому, это связано с изменением свойств распределения высокоэнергичных частиц на внутренней границе радиационного пояса, что косвенно подтверждает предложенный физический механизм ГМК.
При этом в течение года излучение ГМК регистрируется летом чаще, чем зимой, и существенно чаще, чем в периоды солнцестояния. Причиной может быть сложное взаимодействие солнечного ветра и магнитосферы Земли.
Исследователи планируют дальше изучать это явление, которое помогает понять особенности устройства самого близкого к нам космоса. В том числе, помогут данные аппаратов проекта «Резонанс», который включен в федеральный проект «Космическая наука» и планируется к запуску в 2030 и 2036 гг.
Исследование выполнено сотрудниками отдела физики космической плазмы ИКИ РАН в кооперации с ИПФ РАН под руководством д.ф.-м.н. Могилевского Михаила Менделевича в рамках работ по теме государственного задания ПЛАЗМА (FFWG-2022-0008), рег. номер 122042700118-4 в рамках Программы фундаментальных научных исследований (ПФНИ) 2021-2030. Направление: 1.3.7.4. Солнце и околоземное космическое пространство, солнечно-земные связи. Результат вошёл в список наиболее значимых результатов, полученных ИКИ РАН в 2025 г. и представленных в Отделение физических наук Российской академии наук.
- Mogilevsky М.М., V.E. Shaposhnikov, A.A. Chernyshov, D.V. Chugunin, D.A. Dorofeev. On the nature of hectometric continuum-type emissions in the near-Earth plasma // Physics of Plasmas. 2025. 32, 012109. DOI:10.1063/5.0235182
- Dorofeev D.A., A.A. Chernyshov, M.M. Mogilevsky, D.V. Chugunin. Hectometric Continuum Radiation Observation on Different Temporal Scales in Near-Earth Space // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2025. V. 130. Iss. 10. e2025JA033900. DOI:10.1029/2025JA033900
Информация предоставлена пресс-службой ИКИ РАН
Источник фото: ru.123rf.com
