Як працює магнітний щит Землі

Алан Купер, заслужений професор Університету Чарльза Стерта, Австралія, і Павло Арсенович, старший науковий співробітник Інституту метеорології та кліматології Університету природних ресурсів і наук про життя, Австрія, розповіли, що приблизно кожну тисячу років Земля потрапляє під вплив екстремальних сонячних частинки можуть завдати серйозної шкоди її озоновому шару. Небезпека полягає в тому, що через це підвищується рівень ультрафіолетового випромінювання.



Вчені пояснили, що магнітне поле нашої планети забезпечує найважливіший захисний щит життя, відбиваючи електрично заряджене випромінювання Сонця. У нормальному стані воно діє як гігантський магніт із силовими лініями, що піднімаються від одного полюса до іншого. Вертикальна орієнтація полюсів дозволяє деякій частині іонізуючого космічного випромінювання проникати у верхні шари атмосфери, де воно взаємодіє з молекулами газу, створюючи свічення, яке ми називаємо полярним сяйвом.

Згодом магнітне поле Землі змінюється. За останнє століття північний магнітний полюс пройшов північною Канадою зі швидкістю близько сорока кілометрів на рік, а саме поле ослабло більш ніж на шість відсотків. Геологічні дані показують, що в історії були періоди, коли геомагнітне поле було дуже слабким або навіть не було повністю.



Про те, що сталося б із Землею без магнітного захисту, можна судити за Марсом, який у далекому минулому втратив своє поле та більшу частину атмосфери. У травні 2024 року, невдовзі після полярних сяйв на Землі, на Марс обрушився потужний викид сонячних частинок. Ця подія порушила роботу зонда Mars Odyssey і призвела до того, що рівень радіації на поверхні планети став у тридцять разів вищим за рівень, який можна отримати при рентгенографії грудної клітки.

Руйнівна сила протонів

Поверхня Сонця випромінює постійний потік електронів і протонів, що коливається, — сонячний вітер. Однак іноді на зірці трапляються сплески енергії, які ми називаємо сонячними спалахами. Протони набагато важчі за електрони і несуть більше енергії, тому вони глибше проникають в атмосферу Землі, збуджуючи молекули газу в повітрі. Ці молекули випромінюють рентгенівські промені, невидимі неозброєним оком.



Сотні подій зі слабкими сонячними частинками відбуваються кожен сонячний цикл (близько одинадцяти років), але вчені протягом всієї історії знаходили сліди сильніших подій. Деякі з них були в тисячі разів сильнішими, ніж ті, які вдавалося зафіксувати за допомогою сучасних приладів.

Менше озону – більше радіації

Сонячні протонні події можуть запустити ланцюжок хімічних реакцій у верхніх шарах атмосфери, що виснажують озон. Цей газ поглинає інтенсивне ультрафіолетове випромінювання, яке може пошкодити зір та ДНК (підвищуючи ризик раку шкіри), а також впливати на клімат.



В рамках дослідження 2025 року вчені виявили, що такі події можуть знизити рівень озону на цілий рік або більше, підвищуючи рівень поверхневого ультрафіолетового випромінювання. Однак, якщо сонячна протонна подія відбудеться в період, коли магнітне поле Землі дуже слабке, пошкодження озону триватиме шість років, а рівень ультрафіолету зросте на 25%. Наскільки ймовірне таке смертельно небезпечне поєднання слабкого магнітного поля та екстремальних сонячних подій? Вчені кажуть, що ймовірність є високою, але прогнозувати її складно.

Цією комбінацією можна пояснити кілька загадкових явищ із минулого Землі. Останній період слабкого магнітного поля та зсуву полюсів почався 42 000 років тому і тривав близько тисячі років. Приблизно у цей час відбулося кілька важливих еволюційних подій: зникнення останніх неандертальців у Європі та вимирання сумчастої мегафауни.