Характер космической погоды мало изменился. Но наше отношение к ней меняется. Мы все больше и больше понимаем, что исследование и прогнозирование важно с практической точки зрения.
Космическая погода — это не то, о чем большинство из нас думает ежедневно. Однако заряженные частицы и магнитное поле Солнца постоянно пересекают пространство и сталкиваются с магнитным полем Земли. Иногда полярные сияния заполняют небо светом, танцующим вдоль этих линий поля. Однако самая экстремальная космическая погода возникает, когда Солнце выбрасывает миллиарды тонн заряженных частиц прямо на Землю со скоростью до 3000 километров в секунду.
Эти явления, известные как выбросы корональной массы (КВМ) , происходят из внешней атмосферы Солнца — короны — и могут вызывать сильные геомагнитные бури, тем самым негативно влияя на астронавтов, спутники и космические корабли. Геомагнитные бури возникают, когда магнитное поле Земли сильно возмущено. Наиболее экстремальными из них являются те, которые генерируются CME. Корональные выбросы массы буквально возбуждают магнитное поле Земли, что также может быть катастрофическим в зависимости от их размера и скорости.
Считается, что один из самых интенсивных CME затронул нас таким образом между 28 августа и 2 сентября 1859 года. Примерно через 18 часов после появления на Солнце он достиг Земли, вызвав мощную геомагнитную бурю. Северное сияние тогда видели даже на крайнем юге, в том числе на Карибах. Телеграфные линии сгорели, и связь была нарушена в различных местах по всему миру. Однако многочисленные солнечные пятна уже наблюдались ранее, и 1 сентября того же года английский астроном Ричард Кристофер Кэррингтон наблюдал на Солнце вспышку , которую позже связали с образованием этого коронального выброса массы. Сегодня эта солнечная буря известна как феномен Кэррингтона.
Нарушения земного магнетизма тогда вызвали отказы телеграфных сетей по всей Европе и Северной Америке, в том числе возгорание (вызванное искрами!) бумаги в телеграфах.
Уже почти столетие ученые знали, что малые и умеренные КВМ чаще всего возникают, когда солнце более активно и производит больше солнечных пятен, что происходит примерно каждые 11 лет. Однако возникли некоторые сомнения относительно того, являются ли самые экстремальные события, такие как событие, вызвавшее эффект Кэррингтона, также результатом пиковой активности в солнечном цикле .
Теперь группа ученых во главе с Мэтью Оуэнсом, профессором космической физики в Университете Рединга в Великобритании, подтверждает , что эти наиболее экстремальные CME также, скорее всего, произойдут во время пика солнечной активности. Казалось бы, в этом нет ничего нового, но, по словам ученого, это означает, что они также гораздо более предсказуемы для нас, чем считалось ранее.
Во время геомагнитной бури изменения в конфигурации магнитных полей индуцируют токи вдоль линий электропередач. Они могут серьезно повредить трансформаторы и вызвать перебои в подаче электроэнергии потребителям. Самое серьезное событие такого рода произошло 13 марта 1989 года, в результате чего шесть миллионов человек в канадской провинции Квебек остались без электричества примерно на девять часов.
Но это еще не все. Потенциальное влияние космической погоды на общество сегодня намного больше из-за нашей огромной зависимости от технологий. По крайней мере, так считает эксперт Говард Сингер, ученый из Центра прогнозирования космической погоды NOAA . По его мнению, количество технологических систем, на которые может повлиять космическая погода, постоянно растет.
Сингер приводит пример 60 000 подписчиков на продукты космической погоды, некоторые из которых полагаются на прогнозы и оповещения о космической погоде для принятия обоснованных решений. Что это за решения? Когда не планировать стандартное обслуживание электросетей или когда перенаправлять полеты над полярными районами Земли на другую траекторию, это лишь два примера из многих. Космическая погода также может влиять на сельское хозяйство — принятие решений о наилучшем управлении посевами на основе данных технологии GPS. Современные взаимозависимости между технологическими системами делают нашу цивилизацию особенно уязвимой для крупных геомагнитных бурь, поскольку перебои в подаче электроэнергии могут нарушить цепочки поставок основных товаров и услуг.
Такие экстремальные явления случаются редко, но когда они случаются, нам лучше быть к ним готовыми , — говорит Сингер.
Одним из основных инструментов для прогнозирования того, направлен ли данный CME к Земле, является коронограф - инструмент, который блокирует свет от фотосферы Солнца, чтобы он мог наблюдать окружающую солнечную корону и выбросы корональной массы, выбрасываемые Солнцем. Самые быстрые из них прибывают к Земле в течение одного дня после ухода от Солнца, и им может потребоваться до четырех дней, чтобы достичь Земли. В то же время они могут представлять угрозу для спутников, зондов и космических ракет, поскольку переносимые ими электрические заряды могут накапливаться на их поверхности и внутри электроники.
Усилия по мониторингу Солнца на предмет КВМ и защите от потенциальных последствий космической погоды уже окупаются. Ранее в этом году НАСА наблюдало корональный выброс массы Солнца, который должен был поразить Марс в то время, когда беспилотник Ingenuity собирался совершить свой второй полет. Инженеры миссии получили соответствующее предупреждение.
Инженерный контроль, наряду с прогнозами космической погоды, также может помочь снизить воздействие радиации на астронавтов, вызванное выбросами корональной массы. Мы все более амбициозно думаем об освоении космоса и хотим знать, что нас там ждет. Мы уже знаем, что космическая погода может вызвать некоторые из самых экстремальных явлений на поверхности Земли и над ней. А после феномена Кэррингтона ученые прошли долгий путь к совершенствованию методов прогнозирования того, когда и как эти мощные эффекты могут повлиять на Землю.
