Циклы солнечной активности, характеризующиеся её увеличением, достижением максимума и последующим спадом, повторяются приблизительно каждые 11 лет. Ожидается, что в 2024-2026 годах Солнце достигнет очередного максимума в рамках 25-го цикла наблюдений.
Это означает, что солнечные вспышки и вызванные ими геомагнитные бури, будут продолжаться, пояснил заместитель директора по научно-исследовательской работе Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН Роман Васильев. Ученые ИСЗФ рассказали, почему Солнце полыхает и насколько это опасно, сообщает Российская газета.
Откуда берутся геомагнитные бури
Солнечные вспышки, по словам Романа Васильева, связаны с активностью на Солнце, в частности, с его солнечными пятнами. Практически каждая вспышка сопровождается выбросом дополнительной корональной массы вместе с постоянно дующим солнечным ветром.
Между мощностью вспышки и объемом выброса нет прямой зависимости: иногда вспышка бывает сильной, а выброшенной материи относительно немного, и наоборот.
Когда плазма, выброшенная во время вспышки на Солнце, достигает Земли, она изменяет конфигурацию магнитного поля планеты, которое, в свою очередь, является ловушкой для частиц солнечного ветра. Эти изменения вызывают геомагнитные бури. Сила этих бурь зависит от характеристик выброшенного облака плазмы и траектории его движения.
Полярное сияние перемещается
Обычно магнитное поле Земли удерживает частицы плазмы, исходящие от Солнца. Но при сильных выбросах это равновесие нарушается.
Причудливый танец частиц начинается: они покидают ловушку магнитного поля Земли и двигаются по его линиям в магнитосфере планеты. Затем они направляются в околополярные области, где вступают во взаимодействие с атмосферой Земли. Этот процесс сопровождается впечатляющим свечением верхних слоев атмосферы, известным как полярное сияние.
«Из-за сильных порывов солнечного ветра авроральный овал (местоположение полярных сияний), который обычно находится над полюсами Земли на широтах от 70 до 85 градусов, смещается ниже по широте, - объясняет Роман Васильев. - И мы видим сияния в Иркутске, на широте 50-60 градусов, и даже южнее. Во время последней геомагнитной бури часть частиц высыпалась прямо у нас над головой - как будто мы очутились вблизи Северного полюса».
В чем опасность геомагнитных бурь
Геомагнитные бури не представляют непосредственной опасности для людей, однако они оказывают влияние на ионосферу - область холодной плазмы в верхних слоях атмосферы Земли. Эта плазма имеет существенное значение для передачи радиоволн, поскольку её характеристики сильно влияют на качество коротковолновой радиосвязи и работу спутниковых систем.
«Во время геомагнитных бурь коротковолновая радиосвязь может отказать, качество спутникового радиоканала ухудшиться. А системы спутниковой навигации будут некорректно определять положение абонентов», - пояснил руководитель отдела распространения радиоволн и прогнозирования состояния околоземного космического пространства Юрий Ясюкевич. - Второе последствие, которое может случиться от сильных геомагнитных бурь, - наведение вторичных токов на протяженных объектах инфраструктуры. Это телеграфные линии, железнодорожные сети, ЛЭП, газопроводы и тому подобное. Бури вызывают сбои в сигнализации на железной дороге, повреждение телеметрических систем газопроводов, некорректную работу телеметрии в линиях электропередачи».
Интересно, что последняя геомагнитная буря, произошедшая с 11 по 14 мая этого года, была одной из самых сильных за последние 20 лет. Хотя она не стала самой мощной в XXI веке, она все же заняла почетное второе место.
Это событие привело к сбоям в работе GPS: определение местоположения объектов занимало больше времени, а координаты имели погрешности. Для исследователей эта буря стала объектом особого интереса.
Теперь предстоит много работы по анализу данных, сравнению измерений, моделированию и уточнению представлений о влиянии магнитных бурь на Землю. Даже на средних широтах магнитное поле достигало максимальных уровней локальной возмущенности.
Но для обычных людей эта буря принесла неожиданный подарок в виде каскада авроральных сияний, которые даже наблюдались в приэкваториальных областях - что нельзя назвать их иначе как полярные.
Как и что защищать?
Человечество сделало значительные шаги в направлении защиты своей техносферы от воздействия геомагнитных бурь. Радиоканалы были переведены в более стабильные диапазоны, меньше подверженные колебаниям ионосферы во время солнечных возмущений. В космосе используется электроника, устойчивая к радиации.
Существуют также сценарии маневрирования искусственных спутников Земли, предназначенные для минимизации аэродинамического сопротивления в случае возрастания плотности верхней атмосферы во время геомагнитных бурь. На поверхности Земли чувствительные устройства изолированы от наведенных токов, а проводники защищены от повреждений.
Несмотря на эти значительные достижения, ущерб от солнечных вспышек полностью не исключен. Наоборот, такие события подчеркивают важность дальнейших исследований в этой области. Последняя геомагнитная буря подчеркнула необходимость продолжения работы над этой проблемой, поэтому научные исследования в этой области будут продолжаться и развиваться.
