Новое исследование показывает, что у Луны есть скрытый прилив

Новое исследование предполагает, что Луна оказывает ранее неизвестную приливную силу на «плазменный океан», окружающий верхние слои атмосферы Земли, создавая колебания, похожие на приливы в океанах. В исследовании Луны, опубликованном 26 января в журнале Nature Physics, ученые использовали данные, собранные спутниками за более чем 40 лет, для отслеживания мельчайших изменений формы плазмосферы, внутренней области магнитосферы Земли, который защищает нашу планету от солнечных бурь и других типов высокоэнергетических частиц.

Плазмосфера представляет собой сгусток холодной плазмы, имеющий форму бублика, который находится поверх силовых линий магнитного поля Земли, прямо над ионосферой, электрически заряженной частью верхних слоев атмосферы. Плазма или ионизированный газ в плазмосфере более плотная, чем плазма во внешних областях магнитосферы, что заставляет ее опускаться на дно магнитосферы.

Граница между этой плотной затонувшей плазмой и остальной частью магнитосферы известна как плазмопауза. «Учитывая свойства холодной и плотной плазмы, плазмосферу можно рассматривать как «плазменный океан», а плазмопауза представляет собой «поверхность» этого океана», — пишут исследователи в статье. Гравитационное притяжение Луны может искажать этот «океан», заставляя его поверхность подниматься и опускаться, как океанские приливы.

Уже известно, что Луна оказывает приливное воздействие на земные океаны, кору, приземное геомагнитное поле и газ в нижних слоях атмосферы. Однако до сих пор никто не проверял, есть ли приливное воздействие на плазмосферу.

Чтобы исследовать этот вопрос, исследователи проанализировали данные более чем 50 000 пересечений плазмосферы спутниками, принадлежащими 10 научным миссиям, включая миссию НАСА «История событий и макромасштабных взаимодействий во время суббурь» (THEMIS).

Датчики спутников способны обнаруживать мельчайшие изменения в концентрации плазмы, что позволило команде наметить точную границу плазмопаузы более подробно, чем когда-либо прежде.

Пересечения спутников произошли между 1977 и 2015 годами, и за этот период было четыре полных солнечных цикла. Эта информация позволила команде учесть роль солнечной активности в магнитосфере Земли.

Как только влияние Солнца было учтено, стало ясно, что колебания формы плазмопаузы следовали ежедневным и ежемесячным закономерностям, которые были очень похожи на океанские приливы, что указывает на то, что Луна была наиболее вероятной причиной плазменных приливов.

Исследователи точно не знают, как именно Луна вызывает приливы плазмы, но в настоящее время их лучшее предположение состоит в том, что гравитация Луны вызывает возмущения в электромагнитном поле Земли. Но необходимы дальнейшие исследования, чтобы сказать наверняка.

Команда считает, что это ранее неизвестное взаимодействие между Землей и Луной может помочь исследователям более подробно изучить другие части магнитосферы, такие как радиационные пояса Ван Аллена, которые улавливают высокоэнергетические частицы солнечного ветра и удерживают их во внешней магнитосфере.

«Мы подозреваем, что наблюдаемый прилив плазмы может незначительно повлиять на распределение частиц высокоэнергетического радиационного пояса, которые представляют собой хорошо известную опасность для космической инфраструктуры и деятельности человека в космосе», — пишут исследователи.

Они добавили, что лучшее понимание приливов может помочь улучшить работу в этих областях. Исследователи также хотят увидеть, влияют ли на плазму в магнитосферах других планет спутники этих планет. «Эти результаты могут иметь значение для приливных взаимодействий в других небесных системах с двумя телами», — написали они.