Атмосферу Земли можно разбить минимум на пять оболочек. Нижние и средние слои наполнены преимущественно атомами кислорода и азота, а верхние — более лёгкими газами. Протяжённую экзосферу Земли, состоящую из атомов водорода, называют геокороной. Атомы водорода образуются в результате распада молекул воды и метана в нижних слоях атмосферы и служат источником вторичного солнечного Лайман-альфа излучения, регистрируемого в ультрафиолетовом диапазоне.
Наблюдать за геокороной можно лишь из космоса. Это связано с тем, что Лайман-альфа излучение (длина волны 1215,668 Å) поглощается земной атмосферой и потому не может быть детектировано с поверхности планеты.
Аппарат SOHO, снабжённый Лайман-альфа детектором SWAN, располагается в 1,5 миллиона километров от Земли. Его первоочередная задача — вести наблюдения за межпланетным Лайман-альфа фоном, то есть за излучением от нейтральных атомов водорода, которые проникли в околосолнечное пространство из межзвёздной среды. В таких наблюдениях геокорона лишь мешает. Чтобы эту помеху «убрать», прибор SWAN был также оснащён специальной ячейкой, заполненной водородным газом. При наблюдениях с включённой ячейкой поглощается именно та часть спектра, которая соответствует излучению от геокороны, поэтому разницу в наблюдениях с ячейкой и без неё можно отнести только к геокороне.
Новое исследование показало, что солнечный свет сжимает атомы водорода в геокороне на дневной стороне Земли, а также создаёт область повышенной плотности на ночной стороне. Более плотная дневная область содержит тем не менее всего 70 атомов водорода 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 недостаточен, чтобы облегчить освоение космоса», — говорит Игорь Балюкин.
Хорошая новость заключается в том, что эти частицы не представляют угрозы для космических путешественников в будущих пилотируемых экспедициях на орбиту Луны. «С геокороной связано также ультрафиолетовое излучение, поскольку атомы водорода рассеивают солнечный свет во всех направлениях, но его влияние на космонавтов на лунной орбите будет незначительным по сравнению с основным источником излучения — Солнцем», — говорит Жан-Лу Берто из Университета Версаль Сен-Кентен, соавтор работы и бывший главный исследователь SWAN.
С другой стороны, геокорона Земли может мешать будущим астрономическим наблюдениям, проводимым в окрестностях Луны с помощью телескопов, работающих в ультрафиолетовой области. Подобные телескопы используют для изучения химического состава звёзд и галактик.
Полученные результаты могут оказаться полезными не только для будущих обсерваторий, которые окажутся в космосе вблизи Земли или на поверхности Луны, но и при изучении экзопланет и поиске среди них возможных «двойников Земли».
В исследовании принимали участие сотрудники Института космических исследований РАН, Университета Версаль Сен-Кентен (Франция), Института проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН и Финского метеорологического института (Финляндия).
