Прогнозирование погоды — мощный инструмент. Например, во время сезона ураганов метеорологи создают компьютерные симуляции, чтобы спрогнозировать, как формируются эти разрушительные штормы и куда они могут двигаться. Это помогает предотвратить ущерб прибрежным сообществам.
Когда вы пытаетесь спрогнозировать космическую погоду, а не штормы на Земле, создание этих симуляций усложняется. Чтобы смоделировать космическую погоду, нужно поместить Солнце, планеты и огромное пустое пространство между ними в виртуальную среду, также известную как «ящик для симуляций», где будут производиться все расчёты.
Космическая погода сильно отличается от штормов на Земле. Эти явления исходят от Солнца, которое выбрасывает со своей поверхности потоки заряженных частиц и магнитных полей. Самые мощные из этих явлений называются межпланетными выбросами корональной массы (Coronal Mass Ejections, CMEs), которые движутся со скоростью, близкой к 1800 миль в секунду (2897 километров в секунду).
Чтобы понять, как эти штормы могут нанести такой большой ущерб, наша исследовательская группа создала симуляции, чтобы показать, как штормы взаимодействуют с естественным магнитным щитом Земли и вызывают опасную геомагнитную активность, которая может привести к отключению электрических сетей.
В исследовании, опубликованном в октябре 2025 года в The Astrophysical Journal, мы смоделировали один из источников этих геомагнитных бурь: небольшие вихри, похожие на торнадо, которые образуются при выбросе с Солнца. Эти вихри называются магнитными жгутами (flux ropes), и спутники ранее наблюдали небольшие магнитные жгуты, но наша работа помогла раскрыть, как они образуются.
Наша команда начала это исследование летом 2023 года, когда один из нас, эксперт по космической погоде, заметил несоответствия в наблюдениях за космической погодой. Было обнаружено, что геомагнитные бури происходят в периоды, когда, по прогнозам, на Землю не должны были бы воздействовать солнечные извержения.
Возник вопрос: могут ли быть космические погодные явления, которые меньше корональных выбросов массы и не происходят непосредственно из солнечных извержений? Было предсказано, что такие явления могут формироваться в пространстве между Солнцем и Землёй, а не в солнечной атмосфере.
Одним из примеров таких меньших космических погодных явлений является магнитный жгут — пучки магнитных полей, обвитых друг вокруг друга, как верёвка. Его обнаружение в компьютерных симуляциях солнечных извержений может подсказать, где эти космические погодные явления могут формироваться.
В ходе исследования мы обнаружили, что магнитные поля в этих вихрях были достаточно сильны, чтобы вызвать значительную геомагнитную бурю и создать некоторые проблемы на Земле. Но самое главное, симуляции подтвердили, что действительно существуют космические погодные явления, которые формируются локально в пространстве между Солнцем и Землёй.
Наблюдение за тем, как эти магнитные жгуты быстро формируются и движутся к Земле в симуляции, было захватывающим, но в то же время тревожным. Это было захватывающе, потому что это открытие могло помочь нам лучше планировать будущие экстремальные космические погодные явления. Но в то же время это было тревожно, потому что эти магнитные жгуты могли бы появиться только в виде небольшого всплеска на сегодняшних мониторах космической погоды.
Для более детального изучения этих явлений потребуется несколько спутников. Учёные и инженеры разрабатывают космические миссии нового поколения, которые могли бы решить эту задачу.