Состояние магнитного поля над Оулу 11.12.1977 г. Вибрации магнитного поля Земли были запечатлены на пленку почти 50 лет назад. Фото: Отто Кярха.
Новое исследование показывает, что локальные различия в воздействии солнечных бурь на Землю сильнее, чем предполагалось ранее. Исследователи показывают, что последствия могут сильно различаться даже на расстояниях всего в 100 километров. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.
Локальные изменения магнитной среды до сих пор остаются в значительной степени неисследованными из-за редкой установки магнитометров в основной зоне наблюдений. Сегодня солнечные бури, или геомагнитные бури, регистрируются в среднем магнитометрами, расположенными на расстоянии около 400 км друг от друга.
Эффекты солнечных бурь вызваны быстрыми потоками солнечного ветра, которые вызывают протекание сильных электрических токов через ионосферу авроральной области Земли, но поведение этих токов во время штормов до сих пор до конца не изучено. Солнечные бури также проявляются в виде полярных сияний.
Исследователи из Геофизической обсерватории Соданкюля (SGO) и Группы ионосферной физики Университета Оулу, Финляндия, изучили локальные возмущения магнитного поля в авроральной области во время космических бурь, используя исторические данные.
Большие региональные различия в последствиях солнечных бурь
В новом исследовании рассматривались данные о сильной солнечной буре в декабре 1977 года со всех 32 станций тогдашней сети Скандинавской магнитометрической решетки (SMA) в скандинавских странах, которая более плотная, чем нынешняя сеть, и в значительной степени неисследованная.
Изучение данных было трудоемким, поскольку в 1977 году изменения магнитного поля Земли рассматривались как колебания, регистрируемые магнитометрами на кинопленках. Здесь сохранилось почти 40 километров нетронутых небольших кинопленок, снятых почти 50 лет назад.
Для нового исследования его вручную сфотографировали кадр за кадром на расстоянии нескольких десятков метров, а изображения были оцифрованы. Используя оцифрованные значения и современные магнитные данные, были обнаружены четкие региональные различия в интенсивности солнечной бури.
«Обычно сегодня мы рассматриваем всю авроральную область Земли как единое целое. Однако мы использовали более 30 инструментов, чтобы составить карту последствий одной солнечной бури от Северного Ледовитого океана до Ботнического моря», — говорит Отто Кярхя, докторант-исследователь из Университета Оулу, который также сфотографировал большую часть старых фильмов. Он представит новые результаты на осеннем собрании Американского геофизического союза (AGU) в Сан-Франциско в декабре 2023 года.
Редкость крупных геомагнитных бурь ограничивает их изучение, а местные эффекты исторически оставались в значительной степени неизученными. Самая большая солнечная буря в истории человечества произошла в Кэррингтоне в 1859 году. Описания того времени показали, что солнце стало ярче и ослепляло даже закрытых глаз. Солнечная буря в Кэррингтоне вызвала искры на телеграфных линиях и пожары. Сегодня последствия магнитной бури такого масштаба будут разрушительными для электросетей и телекоммуникационных линий, включая спутники.
В свете новых исследований локальные вариации солнечной бури класса Кэррингтона могут достигать 150 нТл (нанотесла)/10 км. Разница сравнима с небольшим бризом в Муонио и магнитным вихрем в 140 км в Соданкюля.
«Когда разразится такая солнечная буря, слишком разреженная сеть магнитометров может привести к недооценке местных магнитных возмущений и недооценке готовности к ним», — говорит профессор Эйя Тансканен, директор SGO.
В ближайшем будущем возможна большая солнечная буря: более плотная сеть для предупреждения о локальных последствиях
Ученые всего мира довольно единодушны в том, что в ближайшем будущем на Землю может обрушиться исторически большая солнечная буря.
«Различность в оценках экспертов относительно ее воздействия связана с тем фактом, что геомагнитная среда Земли все еще плохо изучена, а солнечные бури вызывают очень разные эффекты на полярные токи. Нынешняя сеть Интермагнит имеет слишком мало магнитометров в полярном регионе, большинство из которых обычно с интервалом около 200–400 км, хотя было бы лучше, чтобы они были с интервалом 100 км», — говорит Тансканен. Магнитометры находятся в различных научно-исследовательских институтах и обсерваториях.
Исторические данные нового исследования выявили структуры магнитного поля в авроральном поясе, которые невозможно наблюдать с помощью нынешней сети инструментов.
«Более плотная сеть магнитометров поможет понять сложную структуру магнитного поля во время солнечных бурь. Мы могли бы обеспечивать локальное предупреждение о движении солнечных бурь и лучше защищать инфраструктуру, уязвимую к магнитным возмущениям. Воздушное движение, например, также можно было бы предупреждать лучше. на региональном уровне — о сильных магнитных облаках и штормах», — предполагает Тансканен.
Информация от: Университетом Оулу
