Насколько важно, прогнозировать солнечные магнитные бури
Когда гигантские солнечные бури обрушиваются на Землю, они вызывают красивые полярные сияния высоко в земной атмосфере. Однако у этой солнечной активности есть и темная сторона. "Космическая погода", которую они вызывают, также угрожает нашим технологиям.
Потенциальный ущерб – вот почему нам нужны очень точные прогнозы того, когда эти штормы повлияют на магнитосферу нашей планеты.
Читайте нас в Telegram: только самые актуальные и проверенные новости
Чтобы выяснить это, ученые из Англии обратились к источнику: конкретным местам на Солнце, где вспыхивают эти штормы. Эти вспышки называются "корональными выбросами массы" (КВМ). Это огромные взрывы магнитно заряженных частиц и газов Солнца. Они путешествуют в космосе и сталкиваются со всем, что встречается на их пути, включая планеты.
Когда это облако заряженных частиц сталкивается с нашим магнитным полем, оно запускает цепную реакцию событий.
Конечно, оно создает красивые полярные сияния — северное и южное сияние. Но они также врезаются в орбитальные спутники и могут повредить их, включая все наши телекоммуникационные и навигационные системы для самолетов, лодок и поездов. Еще большая опасность угрожает космонавтам, находящимся на орбитальных космических станциях. Это потому, что радиация представляет собой постоянную угрозу для жизни человека. На Земле эти штормы могут вызвать огромные циркулирующие электрические потоки, которые могут повредить электрические сети. Ущерб, нанесенный технологиям, просто распространяется по всей планете.
КВМ исходят из активных областей Солнца. Это места с очень сильными магнитными полями. Линии магнитного поля образуют петли, которые скручиваются и в конечном итоге рвутся. Когда это происходит, происходит огромный выброс материала — CME. Обычно они удаляются от Солнца со скоростью от 100 до 3000 км/сек. Из-за этой большой
неопределенности сложно предсказать, когда солнечное облако достигнет Земли.
Научные группы во главе с физиком солнечной энергии из Аберистуитского университета Харшитой Ганди сосредоточили свое внимание на высоте над Солнцем, где магнитное поле становится нестабильным. Они называют это "критической высотой", и она может помочь ученым предсказать скорость и время прибытия коронального выброса массы.
"Измеряя, как сила магнитного поля уменьшается с высотой, мы можем определить эту критическую высоту", — сказала Ганди.
"Затем эти данные можно использовать вместе с геометрической моделью, которая используется для отслеживания истинной скорости КВМ в трех измерениях, а не только в двух, что важно для точных прогнозов".
Команда обнаружила очень сильную связь между критической высотой CME в момент запуска и его истинной скоростью при движении. "Это понимание позволяет нам предсказать скорость КВМ и, следовательно, время прибытия на Землю, даже до того, как КВМ полностью извергнется", — сказала Ганди.
Знание фактической скорости КВМ с более высокой степенью точности позволит физикам Солнца предсказать, когда он достигнет Земли. Это, в свою очередь, позволит спутниковым операторам, владельцам сетей, космическим агентствам и другим сторонам подготовиться к действиям и защитить свои активы. "Понимание и использование критической высоты в наших прогнозах улучшает нашу способность предупреждать о приближающихся КВМ, помогая защитить технологии, от
которых зависит наша современная жизнь", — отметила Ганди.
Наше Солнце переживает периоды, когда оно более "взрывное". Некоторые из самых сильных солнечных бурь происходят во время солнечного максимума 11-летнего цикла солнечных пятен. Это не значит, что они не происходят в другое время. Однако всякий раз, когда они происходят, они могут причинить большой ущерб. Один знаменитый шторм произошел 13 марта 1989 года. Это была комбинация двух КВМ, взлетевших от Солнца 10 и 12 марта. Они вызвали потоки в нижних слоях атмосферы
Земли и в то же время вызвали полярные сияния. В то время электросети не обязательно были "защищены" от таких событий.
В результате энергосистема Гидро-Квебека отключилась и получила огромный ущерб. На несколько дней в восточной Канаде и некоторых частях Соединенных Штатов было отключено электричество.
Еще один сильный шторм обрушился на Хэллоуин в 2003 году. Он затронул спутниковые системы, отключил связь, отключились некоторые энергосистемы, и люди по всему миру увидели ослепительное зрелище полярных сияний. В космосе солнечный спутник SOHO ненадолго отключился. Астронавтам на борту МКС пришлось укрыться в безопасном месте на борту станции.
Сегодня мы находимся в очередном цикле повышенной солнечной активности. В мае 2024 года мы уже видели сильные штормы, и наверняка будут еще. Пока они не причинили большого ущерба и подарили нам "прекрасные" полярные сияния. К счастью, передовые исследования этих солнечных бурь помогли технологическим операторам и космическим агентствам "укрепить" свои системы. Однако они мало что могут сделать для защиты своих активов. Наличие высокоточных предварительных прогнозов того, когда именно КВМ повлияет на нашу планету, является большим шагом вперед. По крайней мере, эти операторы смогут перемещать спутники, укреплять свои электросети и другие коммуникационные технологии, а также заранее предупреждать астронавтов в космосе. В будущем, когда люди появятся на Луне или на пути к Марсу, такие прогнозы помогут обеспечить их безопасность.