Магнітний захист Землі не ідеальний: плазмові струмені, створювані сонячним вітром на кордоні магнітосфери, здатні проникнути всередину.
Сонце безперервно генерує потік високоенергійних заряджених частинок - сонячний вітер, від якого нас захищає земне магнітне поле. При його взаємодії з сонячним вітром навколо Землі виникає плазмова оболонка, що отримала назву магнітосфера.
Межею магнітосфери вважається магнітопауза - область, де тиск набігаючого сонячного вітру порівнюється з тиском магнітного поля. Перед нею, в перехідному плазмовому шарі, енергійні частинки гальмуються, і їх потік стає турбулентним.
Магнітне поле Землі досить велике, і формально магнітопауза повинна бути непрозора для плазми сонячного вітру. Однак за певних умов вона все ж проникає крізь неї на денному боці. Це явище становить великий інтерес для геофізиків, оскільки визначає цілий ряд важливих процесів в магнітосфері, в тому числі формування радіаційних поясів Землі, в яких містяться захоплені магнітним полем заряджені частинки, і генерацію геомагнітних буревіїв..
Дослідники з НДІ ядерної фізики імені Д.В. Скобельцина МДУ, проаналізувавши експериментальні дані щодо рухів плазми і магнітного поля, отриманих на п'яти супутниках місії THEMIS, виявили швидкі і щільні потоки плазми, так звані плазмові джети, здатні активно проникати в денну магнітосферу Землі. Результати дослідження опубліковані в журналі Journal of Geophysical Research.
За період 2007-2009 років фізики виявили 646 великомасштабних джетів, що викликають низькочастотні геомагнітні пульсації, і визначили їх характеристики. Середній потік проникаючої через магнітопаузу плазми склав приблизно 1029 частинок на день. Однак він сильно змінюється за часом і може досягати значень 1,5 * 1029 частинок на годину. Більшість джетів проникали крізь магнітопаузу на високій швидкості - понад 220 км/с. Цікаво, що середній потік частинок у джетах в 1,5 рази більше, ніж у сонячному вітрі.
Накопичивши статистику, дослідники дійшли висновку, що проникнення джетів можна пояснити двома механізмами. Перший пов'язаний з тим, що потік сонячного вітру змінюється з часом і різний в різних точках простору. Це призводить до того, що іноді в деяких місцях магнітопаузи підвищується тиск плазми і збільшується концентрація частинок. Плазменна неоднорідність або плазмоїд, що утворилася в результаті, може пройти через магнітопаузу.
Другий механізм пов'язаний з особливостями руху частинок плазми в магнітному полі, завдяки чому іони з досить великою енергією можуть проникати в магнітопаузу на глибину близько 90 км. Зазначимо, що найменша товщина магнітопаузи на денному боці близько 50 км, а її середнє значення близько 500 км.
Головний висновок роботи в тому, що магнітосфера може ефективно харчуватися гарячою плазмою через джети навіть у спокійних умовах. Плазмові джети в перехідному шарі служать джерелом плазми і нерегулярних низькочастотних геомагнітних пульсацій у денній магнітосфері.
На думку авторів, дослідження відкриває нові перспективи в дослідженнях спокійного сонячного вітру, зокрема, міжпланетних розривів і їх ролі в «спокійних» варіаціях магнітосфери та іоносфери.
За матеріалами МДУ