Почему геомагнитные бури становятся более разрушительными, чем когда-либо?
Солнце бурлит от тепла, поскольку термоядерные реакции в его центре производят большое количество энергии. Именно эта энергия делает Землю пригодной для жизни. Но иногда солнечная радиация может вырваться наружу, посылая в космос высокоэнергетические частицы с максимальной скоростью. Если наша планета окажется на пути радиации, это может нанести ущерб нашей жизни.
Эти взрывы солнечной радиации называют «космической погодой». Она может быть столь же разрушительной, как и земная погода.
Солнце на самом деле представляет собой огромную термоядерную печь. В его центре температура составляет от 15 до 17 миллионов градусов по Цельсию, и примерно 600 миллионов тонн водорода превращаются в 596 миллионов тонн гелия. Каждую секунду эти четыре миллиона недостающих тонн превращаются в энергию — ту, что мы видим как солнечный свет. Но даже небольшое изменение в этом процессе может иметь серьезные последствия для Земли.
Хотя такие последствия случаются редко, спутники и технологии, основанные на электричестве и беспроводных сетях, особенно уязвимы. В 1989 году геомагнитная буря, вызванная мощной солнечной вспышкой, вызвала масштабное отключение электроэнергии по всей Канаде, в результате чего шесть миллионов человек остались без электричества на девять часов. В 2000 году извержение на Солнце вызвало короткое замыкание на некоторых спутниках и привело к отключению радиосвязи. В 2003 году серия солнечных извержений вызвала перебои в подаче электроэнергии и нарушила работу авиаперевозок и спутниковых систем. А в феврале 2022 года геомагнитная буря уничтожила не менее 40 спутников Starlink, что обошлось SpaceX более чем в 50 миллионов долларов.
Что такое космическая погода?
Термин «солнечная буря» описывает, когда интенсивное извержение солнечной энергии выбрасывается в космос и взаимодействует с Землей. Заряженные частицы постоянно утекают от Солнца в космос в так называемом солнечном ветре. Но более значительные извержения могут возникать в виде солнечных вспышек.
Солнечные вспышки — это, по сути, вспышки света. Они происходят, когда сильные солнечные магнитные поля, воздействующие на поверхность Солнца, взрываются, высвобождая огромное количество электромагнитного излучения на чрезвычайно высоких скоростях. Когда это излучение сталкивается с Землей, оно впрыскивает энергию в ионосферу нашей планеты - самые верхние слои нашей атмосферы. Экстремальное ультрафиолетовое излучение Солнца может поляризовать частицы в ионосфере Земли, что может иметь каскадное воздействие на любые другие заряженные частицы поблизости. Это означает, что все, что использует электричество, находится под угрозой.
Солнечные вспышки движутся со скоростью света - это затрудняет их предвидение и подготовку к ним. Нет способа передать сигнал на Землю быстрее, чем солнечные вспышки, которые уже движутся со скоростью света. Таким образом, мы должны предсказать, что произойдет сама вспышка. И это научная проблема, которую мы еще не решили.
Если солнечные вспышки представляют собой интенсивные всплески радиации, то выбросы корональной массы представляют собой взрывы энергетических частиц. Они путешествуют немного медленнее. Возникают, когда большая часть внешней атмосферы Солнца (короны) взрывается, выбрасывая перегретый газ в космос. Эти большие сгустки солнечного материала выбрасываются с очень высокой скоростью, сотни и сотни километров в секунду, но она намного медленнее скорости света. Чтобы добраться до Земли, может уйти от полудня до трех дней.
Как прогнозировать солнечные бури
Прогнозирование космической погоды не похоже на земные прогнозы погоды. На Земле у метеорологов есть миллионы измерений, которые они могут сделать и интегрировать в свои прогностические модели. В космосе есть всего несколько мест, где ученые могут разместить инструменты для наблюдения за солнечной активностью.
Точки Лагранжа — это точки между Землей и Солнцем, где гравитация двух объектов одинаково притягивает спутник, удерживая его на месте. Именно там НАСА разместило свои «мониторы космической погоды».
С помощью камер и датчиков ученые наблюдают за солнцем на предмет изменения яркости его поверхности. Всплеск яркости может появиться только на несколько кадров и длиться всего несколько секунд.
Мы получаем прогноз предупреждений о геомагнитных бурях на основе вероятности и геомагнитной интенсивности. В зависимости от того, насколько быстро движется солнечная буря, мы можем сделать прогноз за несколько дней до того, как космическая погода коснется Земли, или всего за пару часов.
Конечная цель состоит в том, чтобы улучшить прогнозирование космической погоды, чтобы оно соответствовало прогнозированию ураганов. Сейчас ученые, могут предсказать, куда пойдет ураган, используя различные модели, получая ряд результатов с высокой степенью достоверности. Такие методы разрабатываются и для космической погоды.
Во владениях солнца
Итак, вернемся к апокалиптическим заголовкам о солнечных вспышках. Действительно ли солнце с каждой неделей становится все злее и грозит крахом современному обществу?
Активность космической погоды в последнее время не изменилась, но человечество изменилось. В прошлом столетии люди стали все больше полагаться на электронику. А все, что имеет «выключатель», уязвимо для солнечных бурь.
И с растущей зависимостью от устройств, которые полагаются на орбитальные спутниковые системы, такие как GPS, наша электроника еще более подвержена всплескам солнечной радиации.
Чтобы снизить риск отключения электроэнергии и выхода из строя приборов из-за солнечной бури, технологические компании могут встраивать в свои устройства системы резервного питания и другие резервные устройства и стратегически отключать их, когда система прогнозирования космической погоды отмечает высокий риск.
Человеческая цивилизация распространилась из нашей земной области в гелиосферу или область Солнца. Мы больше не просто наблюдаем за окружающей средой, которая находится вне нашей досягаемости, мы на самом деле живем в ней, занимаемся в ней торговлей и путешествуем в ней. Поэтому мы должны действительно достичь уровня понимания, необходимого для развития и жизни в этом новом мире.
Если вам понравилась статья - подписывайтесь на канал! Возможно вам так же будет интересно почитать:
