Самая внешняя часть атмосферы нашей планеты простирается далеко за пределы лунной орбиты — почти вдвое больше расстояния до Луны.
Недавнее открытие, основанное на наблюдениях Солнечной и Гелиосферной обсерватории ESA/NASA, SOHO, показывает, что газообразный слой, охватывающий Землю, достигает до 630 000 км или в 50 раз больше диаметра нашей планеты. «Луна летит в атмосфере Земли», — говорит Игорь Балюкин из Российского института космических исследований, ведущий автор статьи, представляющей результаты. «Мы не знали об этом, пока не отряхнули наблюдения, сделанные более двух десятилетий назад космическим кораблем SOHO».
Там, где наша атмосфера сливается с космосом, появляется облако атомов водорода, называемое геокороной. Один из приборов космического корабля, SWAN, использовал свои чувствительные датчики, чтобы отслеживать водородную сигнатуру и точно определять, как далеко находятся самые окраины геокороны. Эти наблюдения могли быть сделаны только в определенные времена года, когда Земля и ее геокороны стали видны для СВАН.
Для планет с водородом в их экзосфере водяной пар часто виден ближе к их поверхности. Это касается Земли, Марса и Венеры. «Это особенно интересно при поиске планет с потенциальными резервуарами воды за пределами нашей Солнечной системы», — объясняет Жан-Лу Берто, соавтор и бывший главный исследователь SWAN. Первый телескоп на Луне, установленный астронавтами Аполлона-16 в 1972 году, запечатлел эффектное изображение геокороны, окружающей Землю и ярко светящейся в ультрафиолетовом свете. «В то время астронавты на лунной поверхности не знали, что они действительно были встроены в окраины геокороны», — говорит Жан-Лу.
Облако водорода
Солнце взаимодействует с атомами водорода через определенную длину волны ультрафиолетового света, называемого альфа-Лайманом, который атомы могут как поглощать, так и излучать. Поскольку этот тип света поглощается атмосферой Земли, его можно наблюдать только из космоса. Благодаря своей ячейке поглощения водорода, прибор SWAN мог избирательно измерять альфа-свет Лимана от геокороны и отбрасывать атомы водорода дальше в межпланетном пространстве. Новое исследование показало, что солнечный свет сжимает атомы водорода в геокороне на дневной стороне Земли, а также создает область повышенной плотности на ночной стороне (рис.). Более плотная дневная область водорода все еще довольно скудна: всего 70 атомов на кубический сантиметр на высоте 60 000 километров над поверхностью Земли и около 0,2 атома на расстоянии Луны.
«На Земле мы бы назвали это вакуумом, поэтому этот дополнительный источник водорода недостаточно значительный, чтобы облегчить освоение космоса», — говорит Игорь. Хорошей новостью является то, что эти частицы не представляют никакой угрозы для космических путешественников в будущих миссиях с экипажем на орбите Луны. «Существует также ультрафиолетовое излучение, связанное с геокороной, поскольку атомы водорода рассеивают солнечный свет во всех направлениях, но воздействие на космонавтов на лунной орбите будет незначительным по сравнению с основным источником излучения — Солнцем», — говорит Жан-Лу Берто ,
С другой стороны, геокорона Земли может мешать будущим астрономическим наблюдениям, проводимым в окрестностях Луны. «Космические телескопы, наблюдающие небо в ультрафиолетовых лучах для изучения химического состава звезд и галактик, должны были бы принять это во внимание», — добавляет Жан-Лу.
Сила архивов
Космическая обсерватория SOHO, созданная в декабре 1995 года, более двух десятилетий изучает Солнце от его глубинного ядра до внешней короны и солнечного ветра. Спутник вращается вокруг первой точки Лагранжа (L1), примерно в 1,5 миллиона километров от Земли к Солнцу. Это место — хорошая точка зрения для наблюдения за геокороной снаружи.
Прибор SWHO SOHO трижды отображал Землю и ее расширенную атмосферу в период с 1996 по 1998 год. Жан-Лу и исследовательская группа Игоря в России решили получить этот набор данных из архивов для дальнейшего анализа. Эти уникальные виды всей геокороны, видимые из SOHO, теперь проливают новый свет на атмосферу Земли.
«Данные, заархивированные много лет назад, часто можно использовать для новой науки», — говорит Бернхард Флек, ученый проекта ESA SOHO. «Это открытие подчеркивает ценность данных, собранных более 20 лет назад, и исключительную производительность SOHO».