Циклы солнечной активности (это когда она нарастает, достигает максимума, а потом спадает) повторяются с периодом около 11 лет. Ожидается, что в 2024-2026 годах Солнце пройдет через очередной максимум в рамках 25-го цикла от начала наблюдений.
Это означает, что солнечные вспышки будут продолжаться, как и геомагнитные бури, которые они вызывают, пояснил "РГ" заместитель директора по научно-исследовательской работе Института солнечно-земной физики Сибирского (ИСЗФ) отделения РАН Роман Васильев. О том, почему Солнце "стреляет" и всегда ли это опасно, нам рассказали ученые ИСЗФ.
Почему возникают геомагнитные бури
По словам Романа Васильева, вспышки связаны с областями активности на Солнце — солнечными пятнами. Практически каждая вспышка сопровождается выбросом дополнительной корональной массы на фоне постоянно дующего солнечного ветра.
Причем нет четкой прямой закономерности между мощностью вспышки и объемом выброса: вспышка может быть мощной, а вещества относительно немного, и наоборот.
При вспышке выброшенная Солнцем плазма достигает Земли и меняет конфигурацию ее магнитного поля, которое является своеобразной ловушкой для частиц солнечного ветра. Эти изменения и называются геомагнитной бурей. Степень изменения магнитного поля (мощность геомагнитной бури) зависит от характеристик выброшенного облака плазмы и траектории его движения.
Полярное сияние меняет адреса
Обычно геомагнитное поле Земли удерживает частицы плазмы, прилетающей от Солнца. Но при сильных выбросах равновесие нарушается.
Частицы солнечного ветра, высвободившись из ловушки магнитного поля Земли, начинают двигаться вдоль его линий в магнитосфере планеты. И попадают в околополярные области, где высыпаются в атмосферу Земли. Этот процесс сопровождается свечением верхней атмосферы, которое и называется полярным сиянием.
"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".
Чем опасны геомагнитные бури
Сами геомагнитные бури людям никак не вредят. Но они влияют на ионосферу — область холодной плазмы в верхней атмосфере Земли. Эта плазма оказывает значительное влияние на радиоволны. И от ее характеристик сильно зависит качество коротковолновой радиосвязи и работа 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".
Напомним, в бури с 11 по 14 мая этого года наблюдались сбои в работе GPS — долго определялось местоположение объектов, были погрешности в координатах.
Последняя геомагнитная буря была самой сильной за последние 20 лет. Она не стала сильнейшей в XXI веке, оставшись на почетном втором месте.
Но для исследователей она не оказалась менее интересна.
Теперь предстоит много работы по анализу данных, сопоставлению измерений, моделированию и уточнению представлений о влиянии магнитных бурь на Землю. Даже на средних широтах локальная возмущенность магнитного поля достигала максимального уровня.
А обычных людей буря порадовала каскадом авроральных сияний, которые наблюдались даже в приэкваториальной области — так что их даже полярными не назовешь.
Зачем изучать геомагнитные бури
Ученые отметили, что группа пятен, которая вызвала последнюю геомагнитную бурю, по своей структуре и характеристикам очень схожа с группой пятен, вызвавших событие Кэррингтона (самую интенсивную геомагнитную бурю). Это интересное наблюдение, требующее дальнейших исследований.
"Есть еще один неоднозначный факт: несколько циклов солнечной активности назад все считали, что Иркутск находится очень далеко от зоны полярных сияний. Поэтому никто их не ждал, не пытался наблюдать и не наблюдал, — отмечает Роман Васильев. — Те же, кто видел сияния, могли рассказать об этом максимум нескольким знакомым, и поэтому дальше информация не шла. Сейчас обычные люди вооружены настолько чувствительной техникой, что простым телефоном можно зафиксировать полярное сияние. А интернет и соцсети приводят к вирусному распространению информации. И людям кажется, что это что-то новое и невиданное. Так ли это на самом деле, надо разбираться".
Еще один важный момент, о котором рассказали ученые, это движение магнитного полюса земли. Когда-то он находился в районе Канады, а теперь движется в сторону Сибири. Этот факт может влиять на все более сильное смещение аврорального овала в сторону России. Если это так, то, возможно, мы будем чаще видеть полярные сияния.
"Наблюдения и анализ геомагнитных бурь — это фундаментальная наука, которая, конечно, будет иметь практический "выхлоп", но далеко не сразу, — подчеркивают собеседники "РГ". — Самый главный результат исследований — это увеличение объема знаний о мире. Когда это произойдет, мы лучше будем понимать процессы, происходящие на Солнце и околоземном космическом пространстве, способы передачи энергии в системе Солнце-Земля. В дальнейшем это, безусловно, поможет прогнозировать космическую погоду".
Что нужно защищать в геомагнитные бури?
Человечество более-менее уже научилось защищать свою техносферу. Каналы радиосвязи переведены в диапазоны, наименее подверженные влиянию вариаций ионосферы во время геомагнитных бурь. В космосе работает радиационно устойчивая электроника.
Есть сценарии маневрирования искусственных спутников Земли для обеспечения минимального аэродинамического сопротивления в случае, если сильно возрастет плотность верхней атмосферы во время геомагнитной бури. А на Земле чувствительные к наведенным токам устройства изолированы от протяженных проводников, проводники защищены от повреждений.
Однако все эти меры по предотвращению ущерба от солнечных "бомбардировок" не только не исключают дальнейших исследований, а делают их первоочередными. Последняя геомагнитная буря показала важность этой сферы науки, а, значит, работа будет продолжаться.
