Художественная иллюстрация коронального выброса массы. Кредит: CC0 Public Domain
В мае 2024 года в результате серии извержений на Солнце на Землю обрушилась самая крупная геомагнитная буря за последние два десятилетия. Самая крупная со времен солнечных бурь Хэллоуина 2003 года, она произошла с 10 по 13 мая, вызвав полярные сияния на юге, вплоть до Канарских островов у Африки, Флорида-Кис в США и полуострова Юкатан в Мексике. На другом конце света полярное сияние было замечено в Квинсленде, Австралии, Намибии и южной Бразилии, а также во многих других местах.
Теперь ученые раскрыли солнечное и межпланетное происхождение этих событий, объединив наблюдения со спутников и изображений Земли, обеспечив дополнительную поддержку идее о том, что солнечные суперштормы являются «идеальными штормами», — сказал Ин Лю, ведущий автор статьи из Университета Китайской академии. наук в Пекине.
«Майская супербуря 2024 года была вызвана скоплением корональных выбросов массы, а не одним корональным выбросом массы (КВМ). По сути, это «идеальный шторм», то есть сочетание обстоятельств, приводящее к событию необычной величины. » Их работа была опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Последние несколько месяцев, похоже, были пиком текущего солнечного цикла, который обозначен как 25-й цикл. Он был сильнее, чем 24-й солнечный цикл, пик которого пришелся на начало 2014 года, но слабее, чем другие пики солнечных пятен с 1970 года.
В первой трети мая 2024 года большая и сложная «активная область» на Солнце возникла в результате слияния двух сложных активных групп пятен, появившихся в конце апреля и начале мая. 13 мая эта активная область исчезла за западным краем Солнца, когда оно вращалось к задней стороне Солнца, если смотреть с Земли. Но в предыдущие дни, когда он вращался по поверхности Солнца с востока на запад, вызывал солнечные вспышки класса M/X и выбросы корональной массы.
Буквенная классификация солнечных вспышек относится к максимальному количеству мягкой рентгеновской электромагнитной энергии, которую они выносят наружу на квадратный метр пространства («поток»), при этом вспышки класса X несут примерно в 10 раз больший максимальный поток, чем вспышки класса M.
Кроме того, активные области вызывали корональные выбросы массы, которые представляют собой скопления перегретой материи («плазмы»), выброшенной Солнцем и распространяющейся через космос, иногда в направлении Земли.
Когда КВМ достигают магнитной области, окружающей Землю, они вызывают геомагнитные бури и могут повредить электросети и, воздействуя на ионосферу, некоторое радио- и радиовещательное оборудование. Самым сильным из когда-либо наблюдавшихся подобных штормов было событие Кэррингтона 1859 года, которое позволило некоторым телеграфным передачам работать без электричества и даже вызвало искрение и пожары на некоторых телеграфных станциях.
Параметры солнечного ветра от супербурь в мае 2024 года. Вверху указана плотность протонов, затем объемная скорость плазмы, температура протонов, напряженность магнитного поля, протон β, компоненты магнитного поля и, наконец, индекс Dst. Фото: The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad7ba4
Один из способов, с помощью которого учёные-солнечники измеряют интенсивность геомагнитных бурь, — это индекс времени возмущения бури, обозначенный как Dst. Это мера силы кольцевого тока вокруг Земли, вызванного солнечными протонами и электронами; кольцевой ток создает магнитное поле, прямо противоположное магнитному полю Земли, а Dst измеряет степень ослабления магнитного поля Земли и выражается отрицательным числом.
Геомагнитная буря в мае 2024 года имела Dst -412 нТл (нанотеслы; для сравнения: магнитное поле Земли на ее поверхности составляет около 45 000 нТл). Солнечная буря на Хэллоуин в 2023 году имела Dst около -401 нТл, а событие Кэррингтона, по оценкам, имело Dst между -850 нТл.
Используя спутник STEREO A, последний активный из пары идентичных спутников, вращающихся вокруг Солнца, активная область Солнца произвела последовательные гало-КВМ.
Исследовательской группе удалось получить ключевые выводы относительно формирования солнечных супербурь и того, как промежуточные вариации КВМ влияют на «геоэффективность» на Земле, то есть способность КВМ вызывать геомагнитные бури над Землей. Один из них был упомянут выше, поддерживая гипотезу о том, что солнечные супербури по своей природе являются идеальными штормами.
Они также отмечают, что исторические записи некоторых экстремальных солнечных явлений также подтверждают эту гипотезу, таких как событие Кэррингтона 1859 года и шторм в марте 1989 года (вызвавший девятичасовое отключение системы распределения электроэнергии в Квебеке, Канада). от последовательных КВМ из одних и тех же активных областей Солнца.
Первые комплексные выбросы в мае 2024 года показали «значительные различия в магнитном поле и связанной с ним геоэффективности между Землей и STEREO A», написала группа, несмотря на лишь промежуточное расстояние между солнечными пятнами. И два разных случая сложных выбросов имели разную геоэффективность на Земле, что, по заключению группы, «во многом связано с разными конфигурациями магнитного поля в одной и той же активной области».
«Результаты подразумевают… что экстремальные явления происходят чаще, чем мы думаем», — сказал Лю, подчеркнув, что они поддерживают гипотезу «идеального шторма», которую он разработал с коллегами в 2019 году.
«Природа и частота солнечных супербурь бросают вызов нынешним моделям и методам, используемым для прогнозирования космической погоды, а также вызывают серьезные опасения по поводу того, что нам следует делать с точки зрения развития инфраструктуры, чтобы лучше подготовиться к экстремальной космической погоде».
