Ученые отдела физики космической плазмы ИКИ РАН совместно с российскими коллегами сделали серьёзный шаг в раскрытии природы загадочного радиосигнала, который известен как нетепловой гектометровый континуум. Почти семь лет непрерывных наблюдений и анализа позволили выявить устойчивые закономерности в его возникновении, а также установить связь этих явлений с изменениями солнечной активности — фундаментальным фактором, определяющим погодные условия в околоземном космосе.
Открытие нового радиосигнала: роль спутника ERG (Arase)
В 2017 году японский научный спутник ERG (Arase), запущенный для детального изучения радиационных поясов Земли, неожиданно зарегистрировал необычное радиозвучание — так называемый нетепловой гектометровый континуум (ГМК). Его определяют по длинам волн около 100 метров и частотам в диапазоне 525–1700 кГц. Эти радиоволны фиксировались главным образом на ночной стороне земной магнитосферы, в области, расположенной на высотах порядка 1–2 радиусов Земли и на низких географических широтах. Сначала причины появления этого излучения оставались загадкой для специалистов.
Двойной плазменный резонанс — ключ к разгадке
Команда ИКИ РАН, тесно сотрудничая с учеными из Института прикладной физики РАН и НИУ ВШЭ, выдвинула научную гипотезу о механизме формирования этого излучения. По их предположению, уникальное радиоизлучение может рождаться в условиях, когда реализуется так называемый двойной плазменный резонанс. Это явление возникает, если частота верхнего гибридного резонанса плазмы совпадает с частотой одной из гармоник гирочастоты электронов. Тогда электромагнитные колебания "рождаются" благодаря преобразованию обычных плазменных волн во взаимодействии с электронами — именно такие радиоволны и были обнаружены спутником ERG.
Семилетний статистический анализ: более 1000 зарегистрированных событий
Сотрудники ИКИ РАН и их партнеры подробно изучили почти тысячу случаев регистрации загадочных радиоволн за 2017–2024 годы. Такой впечатляющий статистический материал позволил пристально рассмотреть особенности поведения ГМК. Оказалось, что его проявления наблюдаются исключительно на тёмной стороне магнитосферы, хотя граница областей активности радиосигнала немного смещена относительно линии «день-ночь» на Земле. Это объясняется тем, что на дневной стороне планеты ионосферная плазма подогревается солнечным излучением, что разрушает необходимые условия для развития двойного плазменного резонанса. Переходное время нагрева приводит к тому, что эффект не наступает сразу после смены дня ночью, а показал себя как результат определенной задержки.
Влияние солнечной активности и сезонные особенности
Анализ полученных данных позволил установить интересную и позитивную зависимость: проявления ГМК тесно коррелируют с переменами в солнечной активности. Особенно показательным стал второй этап 2022 года — увеличение числа вспышек на Солнце во время очередного (25-го) цикла совпало с полным отсутствием регистрации данного типа излучения. Это, по мнению ученых, подтверждает физическую правильность выдвинутой теории о механизме его формирования, ведь рост солнечной активности приводит к перераспределению высокоэнергетических частиц в радиационных поясах. Кроме того, специалисты выявили, что в течение года сигналы ГМК проявляются наиболее часто летом, а минимальны зимой и в периоды солнцестояний. Это может быть обусловлено сложной динамикой солнечного ветра и взаимодействием его с магнитосферой Земли, что вносит дополнительную вариативность во внутренние процессы космической плазмы.
Будущее исследований: проект «Резонанс» и новые горизонты
Полученные результаты стали значимым вкладом в понимание природы околоземного пространства и механизмов солнечно-земных связей. Исследования продолжаются, и в ближайшее десятилетие ученые планируют задействовать передовые космические аппараты проекта «Резонанс», который включён в федеральную программу «Космическая наука». Запуски намечены на 2030 и 2036 годы, а масштабные массивы новых данных позволят еще глубже раскрыть особенности поведения ГМК и подтвердить влияние двойного плазменного резонанса на формирование нетепловых радиоволн.
Вклад научной кооперации и признание результатов
Работа, проведенная под руководством доктора физико-математических наук Могилевского Михаила Менделевича (ИКИ РАН), реализована в сотрудничестве с ведущими институтами страны и выполнена в рамках государственного научного задания «ПЛАЗМА». Регистрационный номер проекта — 122042700118-4, он предусмотрен Программой фундаментальных научных исследований России до 2030 года по направлению "Солнце и околоземное космическое пространство, солнечно-земные связи". Само открытие включено в число самых значимых научных достижений ИКИ РАН и уже отмечено как одна из важнейших вех 2025 года в отечественной физике. Такой вклад способствует не только пониманию сложных физических процессов в магнитосфере Земли, но и формирует фундамент для будущих космических исследований и технологических прорывов.
Информация предоставлена пресс-службой ИКИ РАН.
Источник: scientificrussia.ru
