Фото: Unsplash/CC0 Public Domain
Геомагнитная буря осветила ночное небо в некоторых частях США в первые выходные октября. Национальное космическое агентство ЮАР (Sansa) сообщило журналистам, что шторм возник в результате солнечной вспышки, «которая вспыхнула из солнечного пятна 3842 3 октября». В сообщении говорится, что это была самая сильная солнечная вспышка, обращенная к Земле, зафиксированная Сансой за последние семь лет, и что извержение ненадолго повлияло на высокочастотную радиосвязь, «приведя к полному отключению радиосвязи в африканском регионе, которое длилось до 20 минут». «
Что такое геомагнитная буря? The Conversation Africa попросила Аморе Неля из Sansa, исследователя геомагнетизма, объяснить это.
Что такое геомагнитные бури и насколько они распространены?
Геомагнитная буря — это возмущение магнитного поля Земли, вызванное солнечной активностью. Существует реакция, называемая ядерным синтезом, которая постоянно происходит глубоко в ядре Солнца. Это генерирует огромное количество энергии. Часть энергии выделяется в виде света (солнечного света), часть — в виде излучения (солнечные вспышки), а часть — в виде заряженных частиц.
Солнце также постоянно излучает поток заряженных частиц, известный как солнечный ветер. Время от времени Солнце испускает более крупные всплески энергии, называемые корональными выбросами массы. Он посылает облака этих заряженных частиц или плазмы в пространство. Мне нравится объяснять это детям так: Солнышко иногда слишком быстро выпивает газировку, а потом рыгает. Эта «отрыжка» представляет собой облако плазмы, которое затем путешествует через пространство. Эти выбросы не всегда поражают нас. Но когда они это делают, они сталкиваются с магнитным полем Земли, нарушают его и приводят к геомагнитной буре.
Магнитное поле Земли — это невидимая сила, окружающая нашу планету и действующая как гигантский магнит с северным и южным полюсом. Он помогает защитить нас от вредного солнечного излучения, отклоняя заряженные частицы от Солнца.
Солнечная вспышка от 3842 испустила как Х-вспышку (излучение), так и корональный выброс массы. Х-вспышки — это радиация; они путешествуют почти со скоростью света и достигают Земли за считанные минуты. Именно это и стало причиной кратковременного нарушения связи, о котором Санса упомянула 3 октября. Но корональному выбросу массы требуется гораздо больше времени, чтобы достичь нас. Мы предсказывали, что это произойдет в минувшие выходные, но на самом деле оно дошло до нас только утром 8 октября.
Геомагнитные бури случаются довольно часто. Незначительные из них случаются несколько раз в год. Сила шторма зависит от того, насколько сильным было солнечное событие, вызвавшее его. Более крупные и интенсивные штормы встречаются реже, но могут происходить каждые несколько лет. Солнечные события тесно связаны с 11-летним солнечным циклом, который имеет периоды высокой и низкой активности. Во время пика цикла, называемого солнечным максимумом, возникает больше солнечных пятен и солнечных вспышек, что увеличивает вероятность солнечных бурь.
Сейчас мы движемся к пику 25-го солнечного цикла, который придется на июль 2025 года. Солнечные максимумы обычно длятся от двух до трех лет.
Опасны ли эти штормы? Какой ущерб они могут нанести?
Геомагнитные бури обычно не причиняют прямого вреда людям, но могут представлять угрозу для современных технологий и инфраструктуры. Одна из наиболее заметных опасностей связана с энергосетями. Мощные штормы могут индуцировать электрические токи в линиях электропередач, потенциально перегружая трансформаторы и вызывая отключения электроэнергии, как это произошло в Квебеке, Канада, в 1989 году.
Спутники в космосе также уязвимы. Сильный шторм может вывести из строя бортовую электронику, нарушить передачу сигналов связи и сократить срок службы самих спутников.
В авиации геомагнитные бури могут нарушить радиосвязь и сигналы GPS, которые жизненно важны для навигации самолетов. Это особенно важно для полетов, проходящих вблизи полярных регионов, где воздействие геомагнитных бурь более выражено. В зоне риска также космонавты и космические корабли — дополнительная радиация может быть опасна для оборудования и здоровья людей.
Есть ли у этого явления какие-то плюсы?
Полярные сияния — визуально ошеломляющий аспект геомагнитных бурь. Эти красочные изображения в ночном небе возникают, когда заряженные частицы Солнца захватываются линиями магнитного поля Земли и направляются вниз к полюсам. Здесь они взаимодействуют с атмосферой Земли, выделяя энергию, создающую мерцающий свет.
Полярные сияния можно увидеть как на северном, так и на южном полюсах, их метко назвали северным и южным сиянием. Если штормы достаточно сильны, их можно увидеть в регионах, гораздо дальше от полюсов. Это произошло в Южной Африке 11 мая 2024 года.
Изучение геомагнитных бурь дает ценную информацию о космической погоде. Понимая, как солнечная активность влияет на Землю, ученые смогут лучше предсказывать будущие штормы и работать над защитой технологий, на которые мы полагаемся. Изучение геомагнитных бурь также способствует нашему пониманию Солнца и космоса в целом.
Может ли мониторинг штормов снизить риски?
Геомагнитные бури отслеживаются с помощью различных приборов на Земле и в космосе. На Земле магнитометры измеряют изменения магнитного поля, позволяя ученым отслеживать возмущения по мере их возникновения. По этой причине Sansa управляет густой сетью приемников Глобальной навигационной спутниковой системы в Африке и станций магнитометров в различных частях юга Африки. В настоящее время агентство также создает станцию магнитометра в Эфиопии. Это улучшит наши возможности мониторинга геомагнитных бурь.
В космосе спутники, оснащенные датчиками, контролируют активность Солнца и обнаруживают солнечные вспышки или выбросы корональной массы еще до того, как они достигнут Земли. Эти данные используются в моделях прогнозирования, используемых в центрах космической погоды по всему миру.
Как только шторм обнаружен, такие агентства, как Sansa, выпускают оповещения и прогнозы. Эти предупреждения помогают таким отраслям, как операторы электросетей, спутниковые компании и авиационные власти, подготовиться к шторму.
Например, энергетические компании могут временно отключить или перенастроить части сети, чтобы избежать перегрузки во время урагана. Операторы спутников могут переводить свои космические корабли в более безопасные режимы работы, например отключать электронные компоненты, а авиакомпании могут перенаправлять рейсы в сторону от зон повышенного риска.
Мониторинг сам по себе не может предотвратить весь ущерб, причиняемый геомагнитными бурями. Но это может значительно снизить риски. Благодаря системам раннего предупреждения мы можем защитить важнейшую инфраструктуру и минимизировать влияние этих ураганов на нашу повседневную жизнь.
Информация от: Разговором
