Бури на солнце: Магнитные бури

Проблемы с навигатором, головная боль и вспышки на Солнце. Чего ждать от магнитных бурь?

17 августа по данным «Time-in.ru» в Красноярском крае ожидаются повышения геомагнитной активности или «магнитные бури». О данном понятии слышал почти каждый, но мало кто знает суть этого явления и в чем заключается его опасность. Помог разобраться в природе магнитных бурь и ответил на вопросы нашего корреспондента кандидат физико-математических наук,  доцент кафедры общей физики Сибирского федерального университета Роман Руденко.

О природе возникновения магнитных бурь

Геомагнитные бури — это природное явление, возникающее при попадании в околоземное пространство возмущенных потоков заряженных частиц, исходящих от Солнца. В научном пространстве этот поток называется «солнечным ветром».

Скорость солнечного ветра различается в зависимости от вращения звезды и возникающих на нем вспышек — от 300 до 800 километров в секунду. Именно эта разница в скорости потоков ионизированных частиц при столкновении с Земным магнитным полем, создает эффект, называющийся «магнитные бури».

Фотографии Солнца, сделанные в разных волновых диапазонах спутником NOAA GOES-18. Таким образом ученые получают более подробную картину температуры и состояния звезды. (фото: National Oceanic and Atmospheric Administration)

«Наше Солнце непрерывно испускает в космическое пространство огромное количество заряженных частиц, которые, взаимодействуя с атмосферой планет, в результате ионизации вызывают её свечение и постепенное рассеивание в космическое пространство. Наличие магнитного поля у планеты является своеобразным щитом, который не позволяет Солнцу «сдуть» её атмосферу. То самое свечение атмосферы в результате бомбардировки заряженными частицами мы привыкли называть полярными сияниями. Во время солнечных корональных выбросов массы количество заряженных частиц, летящих к планете, многократно увеличивается. И когда этот выброс от Солнечной вспышки достигает Земли, то в результате взаимодействия с магнитным полем нашей планеты, его силовые линии начинают смещаться. Возникает то самое явление, которое мы и называем магнитной бурей. Чем сильнее корональный выброс в направлении Земли, тем сильнее будет магнитная буря», — объясняет Роман Юрьевич.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что магнитные бури являются следствием взаимодействия магнитосферы планеты с интенсивным потоком заряженных частиц от солнечного выброса.

«Заранее прогнозировать вспышки ещё не научились. Это хаотичный процесс. Их количество связано с циклами солнечной активности. Поэтому дать точный прогноз силы магнитной бури можно только после того, как на солнце произойдет вспышка. Обычно потоку частиц от выброса требуется 1-2 дня для того, чтобы добраться до нашей планеты и вызвать магнитную бурю. За этими процессами наблюдает множество научных организаций, которые изучают Солнце и следят за его активностью при помощи специальных солнечных телескопов».

Классификация магнитных бурь

Магнитные бури, как и землетрясения имеют балльную шкалу и классификацию.

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) выделяет 5 уровней геомагнитной активности: от G1 до G5.

● G1 — незначительные колебания, оказывающие небольшое воздействие на спутники. Даже на данном уровне, на крайних полушариях планеты наблюдается «Северное сияние».

● G2 — умеренная геомагнитная активность. Возможность возникновения сигналов напряжения в энергосистемах высоких широт, высокочастотные радиоволны могут затухать при данном уровне.

● G3 — сильная активность. При уровне G3 возникают перебои в работе навигационных систем, а в некоторых энергосистемах работниками осуществляется корректировка напряжения.

● G4 — тяжелый уровень. Возникают проблемы с контролем напряжения энергосистем, навигация работает с перебоям, нарушаются низкочастотные радиоволны.

● G5 — экстремальный уровень геомагнитной активности. На этом уровне возможны полные сбои в системах энергоснабжения, значительное ухудшение спутниковой навигации и полное затухание радиоволн в некоторых областях планеты.

Фото: freepik.com

Портал «Gismeteo» делит геомагнитную активность следующим образом:

0-4 балла — небольшие возмущения

5 баллов — слабая буря

6 баллов — умеренная буря

7 баллов — сильная буря

8 баллов — шторм

9 баллов — экстремальный шторм

Отметим, что 17 августа, в Красноярске спрогнозирована 5-балльная геомагнитная обстановка, что означает слабые геомагнитные возмущения.

Влияние магнитных бурь на человека

Особенно опасны магнитные бури для людей, имеющих заболевания сердца, страдающих, артериальной гипертонией. Учёные считают, что во время данного явления, у человека замедляется капиллярный кровоток, из-за чего возникает кислородное голодание тканей. Плохое самочувствие — головные боли, бессонница связаны с этим. Большинство инфарктов, инсультов и гипертонических обострений происходит также именно во время магнитных бурь.

Однако, несмотря на уровень физического здоровья, магнитные бури косвенно воздействуют более чем на 50% населения планеты. На протяжении почти столетия, учеными наблюдались различные закономерности в поведении людей во время данного природного явления.

Фото: freepik.com

В 1950-х годах немецкие учёные Рейнхольд Рейтер и Карл Вернер проанализировали не менее 100 тысяч автокатастроф и пришли к выводу, что большинство аварий случалось в периоды солнечной активности. Причём большее число происшествий случалось на второй день от солнечной вспышки, что по временным рамкам попадает на пик магнитной бури, так как потоки солнечной энергии идут до Земли примерно двое суток.

В подтверждение этому Владимир Десятов, член методического совета судебно-медицинской экспертизы города Томска, выявил закономерность того, что именно на второй день после солнечной вспышки совершает наибольшее количество самоубийств, превышающих данную статистику в дни спокойного солнца в 4 раза.

Стоит отметить, что действие магнитных бурь на человека относительно его поведенческих и психических особенностей в период данного природного явления, вызывает споры в научном сообществе. Ввиду того, что «перегрузки» для человеческого мозга во время магнитных бурь, несравнимы с теми, что человек испытывает в повседневной жизни, например при полёте на самолёте.

Солнце «улыбнулось» и отправило на Землю магнитную бурю

Поиск по сайту

Космос
28 октября 2022

Далее

Александр
Шереметьев

новостной редактор

Александр
Шереметьев

новостной редактор

Обсерватория солнечной динамики зафиксировала несколько солнечных вспышек. Магнитная буря ожидается в выходные — 29-30 октября.

Читайте «Хайтек» в

Обсерватория солнечной динамики НАСА опубликовала фотографию улыбающегося Солнца. Несмотря на радостный вид, это событие скорее неприятное для жителей Земли. Черные пятна, которые внешне похожи на глаза и рот, на самом деле области в солнечной короне, из которых выходит солнечный ветер. Ускоренные частицы достигнут Земли в преддверии Хэллоуина.

Корональные дыры на Солнце. Изображение: Обсерватория солнечной динамики

Солнечные пятна — это области выхода в фотосферу мощных магнитных полей. Они подавляют конвективные движения плазмы и перенос тепла, что приводит к охлаждению этих областей примерно до 2 000 K. Три темных пятна, образующие «лицо» Солнца, на новом снимке — это такие корональные «дыры» — области открытых структур силовых линий магнитного поля, которые позволяют солнечному ветру легко выходить наружу.

Потоки солнечного материала могут вырываться из корональных дыр со скоростью от 400 до 800 км/с (от 1,5 до 3 млн км/ч). Земля находится на линии движения потоков заряженных частиц от всех трех корональных дыр. По оценке американской метеорологической службы, это приведет к формированию солнечной бури класса G1 уже 29 октября.

Солнечная вспышка и магнитная буря, справа показаны области, в которых наиболее вероятны полярные сияния. Изображение: NOAA

Геомагнитные бури такого типа не приносят существенных проблем. Как правило, основное последствие такого воздействия — незначительные колебания в энергосетях. Кроме того, у некоторых метеочувствительных людей может ухудшиться самочувствие, а у полюсов Земли — начнутся полярные сияния.

Читать далее:

Спутник НАСА засек мощный выброс газа недалеко от России

Ученые разглядели, что находится на территории столицы майя. Находка их удивила

Самая старая человеческая ДНК в Британии показала, кто мигрировал в страну до нашей эры

_{Изображение на обложке: NSO/NSF/AURA, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons}

Читать ещё

Поздравляем, вы оформили подписку на дайджест Хайтека! Проверьте вашу почту

Спасибо, Ваше сообщение успешно отправлено.

Самые сильные солнечные бури в истории

Художественная иллюстрация коронального выброса массы, столкнувшегося с Землей.
(Изображение предоставлено: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Солнечная активность нарастает, поскольку мы переживаем 25-й солнечный цикл, и вместе с этим увеличивается вероятность солнечных бурь — большого выброса энергии в виде солнечных вспышек или выбросов корональной массы.

Солнечные бури могут серьезно повлиять на технологии на Земле, а также на спутники и космонавтов из-за повышенного радиационного облучения. По данным НАСА, Земле не привыкать к гневу Солнца, поскольку сильные геомагнитные бури могут мешать высокочастотной радиосвязи и системам глобального позиционирования (GPS).

Здесь мы рассмотрим некоторые из самых страшных солнечных бурь в истории.

1859: Событие в Кэррингтоне

Рисунок солнечных пятен Ричарда Кэррингтона. (Изображение предоставлено Ричардом Кэррингтоном)

(открывается в новой вкладке)

Кэррингтонское событие 1859 года было первым задокументированным событием солнечной вспышки, столкнувшейся с Землей. Событие произошло в 11:18 утра по восточному поясному времени 1 сентября и названо в честь Ричарда Кэррингтона, солнечного астронома, который стал свидетелем этого события через свой частный телескоп в обсерватории и зарисовал солнечные пятна в то время. Вспышка была крупнейшей задокументированной солнечной бурей за последние 500 лет, заявили ученые НАСА .

Согласно NOAA , солнечная буря в Кэррингтоне вызвала крупные проявления северного сияния, которые были видны на юге, вплоть до Карибского моря. Согласно описанию НАСА, это также вызвало серьезные перебои в глобальной телеграфной связи, даже шокировало некоторых телеграфистов и вызвало пожары, когда разряды с линий воспламенили телеграфную бумагу.

1972: Солнечная вспышка против AT&T

«Вспышка морского конька», выпущенная 19 августа72. (Изображение предоставлено НАСА)

Крупная солнечная вспышка, разразившаяся 4 августа 1972 года, прервала междугородную телефонную связь в некоторых штатах, включая Иллинойс, согласно отчету НАСА (opens в новой вкладке).

«Фактически это событие заставило AT&T перепроектировать свою энергосистему для трансатлантических кабелей», — говорится в отчете НАСА.

1989: Крупные отключения электроэнергии из-за геомагнитной бури.

Повреждения в результате геомагнитной бури 13 марта 1989 г., вызванной интенсивной солнечной вспышкой. (Изображение предоставлено НАСА/PSE&G)

В марте 1989 года мощная вспышка на Солнце спровоцировала геомагнитную бурю, которая впоследствии привела к крупному отключению электроэнергии 13 марта в Канаде, в результате чего шесть миллионов человек остались без электричества на девять часов.

По данным НАСА , вспышка нарушила передачу электроэнергии с электростанции Hydro Québec и даже расплавила несколько силовых трансформаторов в Нью-Джерси. По словам ученых НАСА, эта солнечная вспышка была далеко не такого масштаба, как событие Кэррингтона.

2000: День взятия Бастилии

Крупный план области вспышки, снятой спутником НАСА TRACE. (Изображение предоставлено: НАСА/Студия научной визуализации Центра космических полетов имени Годдарда)

(открывается в новой вкладке)

День взятия Бастилии получил свое название от французского национального праздника, поскольку он произошел в один и тот же день — 14 июля 2000 года. крупное солнечное извержение, которое зарегистрировало X5 по шкале солнечных вспышек.

Событие, посвященное Дню взятия Бастилии, вызвало короткое замыкание на некоторых спутниках и привело к отключению некоторых радиостанций. Это остается одним из наиболее часто наблюдаемых явлений солнечной бури и самой мощной вспышкой с 1989.

2003: Призрачные бури Хэллоуина

Анимированный gif, показывающий извержение солнечной вспышки X-класса во время бури Хэллоуина 2003 года. (Изображение предоставлено Центром космических полетов имени Годдарда НАСА)

С октября по ноябрь 2003 года Солнце обрушило шквал мощных солнечных вспышек и выбросы корональной массы, которые врезались в атмосферу Земли.

Названные НАСА «Хэллоуинские бури 2003 года» , эти солнечные бури привели к изменению маршрута самолетов, нанесли ущерб спутниковым системам и вызвали перебои в подаче электроэнергии в Швеции. Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO) временно вышла из строя во время солнечной атаки.

28 октября 2003 г. на Солнце произошла мощная вспышка. Вспышка была настолько интенсивной, что перегрузила датчик космического корабля, измеряющий ее. Датчик показал максимальное значение X28, что уже является массивной вспышкой), но более поздний анализ показал, что вспышка достигла пиковой силы около X45, сообщает НАСА.

Штормы на Хеллоуин были особенно страшными, поскольку они происходили в период солнечного цикла, когда солнечная активность должна быть относительно спокойной — примерно через два-три года после солнечного максимума. По данным НАСА, за это время на Солнце произошло 17 крупных вспышек .

2006: Рентгеновская вспышка на Солнце на Рождество

 Солнечная вспышка X9 наблюдалась спутником NOAA GOES-13. (Изображение предоставлено Центром прогнозирования космической погоды NOAA)

(открывается в новой вкладке)

Когда 5 декабря 2006 года на Солнце произошла крупная солнечная вспышка X-класса, она зарегистрировала мощный X9 по шкале космической погоды.

Этот солнечный шторм «нарушил связь спутник-земля и навигационные сигналы Глобальной системы позиционирования (GPS) примерно на 10 минут», согласно описанию НАСА (открывается в новой вкладке).

Солнечная буря была настолько мощной, что фактически повредила солнечный рентгеновский прибор формирования изображения на спутнике GOES 13, который сделал снимок, заявили представители NOAA . 2022: очень дорогой шторм в новой вкладке)

В феврале 2022 года SpaceX стал свидетелем разрушительной силы солнца, когда вскоре после развертывания геомагнитная буря уничтожила до 40 спутников Starlink стоимостью более 50 миллионов долларов.

Спутники Starlink (и другие спутники на низкой околоземной орбите) особенно уязвимы для геомагнитных бурь, потому что они выводятся на очень низкие орбиты (от 60 до 120 миль (от 100 до 200 км)), и они полагаются на бортовые двигатели для преодоления силы сопротивления, поднимаясь на конечную высоту около 350 миль (550 км).  

Во время геомагнитной бури атмосфера Земли поглощает энергию бури, нагревается и расширяется вверх, что приводит к значительно более плотной термосфере, простирающейся от от 80 км до примерно 1000 км над поверхностью Земли. Более плотная термосфера означает большее сопротивление, что может быть проблемой для спутников. 

Это то, что произошло в феврале, когда партия недавно выпущенных спутников Starlink не смогла преодолеть повышенное сопротивление, вызванное геомагнитной бурей, и начала падать обратно на Землю, в конечном итоге сгорая в атмосфере.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Тарик является главным редактором Space.com и присоединился к команде в 2001 году, сначала в качестве стажера и штатного писателя, а затем в качестве редактора. Он освещает полеты человека в космос, исследования и космическую науку, а также наблюдение за небом и развлечения. В 2009 году он стал управляющим редактором Space.com.и главный редактор в 2019 году. До прихода в Space.com Тарик был штатным репортером The Los Angeles Times, освещая вопросы образования и жизни города в Ла-Хабре, Фуллертоне и Хантингтон-Бич. В октябре 2022 года Тарик получил премию Гарри Колкума (открывается в новой вкладке) за выдающиеся достижения в области космических репортажей от Комитета Национального космического клуба Флориды. Он также является разведчиком-орлом (да, у него есть значок за заслуги перед космическими исследованиями) и четыре раза ездил в космический лагерь в детстве и пятый раз во взрослом возрасте. Он имеет степень журналиста Университета Южной Калифорнии и Нью-Йоркского университета. Вы можете найти Тарика на Space.com и в качестве соведущего подкаста This Week In Space (открывается в новой вкладке) с космическим историком Родом Пайлом в сети TWiT (открывается в новой вкладке). Чтобы увидеть его последний проект, вы можете подписаться на Тарика в Твиттере @tariqjmalik (откроется в новой вкладке).

бурь от солнца | НАСА

Размер текста

Солнечные бури

[image-36]

Космическая погода начинается с Солнца. Он начинается с извержения, такого как огромный всплеск света и излучения, называемый солнечной вспышкой, или гигантское облако солнечного материала, называемое выбросом корональной массы (CME). Но последствия этих извержений происходят на Земле или, по крайней мере, в околоземном пространстве. Ученые отслеживают несколько видов космических «погодных» событий — геомагнитные бури, бури солнечной радиации и отключения радио — все они вызваны этими огромными взрывами на Солнце.

Геомагнитные бури

[image-51][image-80]

Одна из наиболее распространенных форм космической погоды, геомагнитная буря относится к любому моменту, когда магнитная среда Земли, магнитосфера, подвергается внезапным и повторяющимся изменениям. Это время, когда магнитные поля постоянно перестраиваются, а энергия быстро перемещается из одной области в другую.

Геомагнитные бури возникают, когда определенные типы CME соединяются с внешней частью магнитосферы в течение длительного периода времени. Солнечный материал в КВМ движется со своим собственным набором магнитных полей. Если поля направлены на север, они выравниваются с собственными полями магнитосферы, и энергия и частицы просто скользят вокруг Земли, вызывая небольшие изменения. Но если магнитные поля направлены на юг, в направлении, противоположном полю Земли, последствия могут быть драматичными. Магнитные поля Солнца отталкивают самые внешние слои полей Земли, изменяя всю форму магнитосферы. Это начальная фаза геомагнитной бури.

Следующая фаза, главная фаза, может длиться от нескольких часов до нескольких дней, поскольку заряженные частицы, устремляясь в магнитосферу, накапливают больше энергии и скорости. Эти частицы проникают все ближе и ближе к планете. Во время этой фазы зрители на Земле могут увидеть яркое полярное сияние на более низких широтах, чем обычно. Увеличение и уменьшение высоты радиации также может повредить спутники, путешествующие вокруг Земли.

Заключительная стадия геомагнитной бури длится несколько дней, пока магнитосфера возвращается в исходное состояние.

Геомагнитные бури не всегда требуют CME. Слабые штормы также могут быть вызваны так называемой коротирующей областью взаимодействия (CIR). Эти интенсивные магнитные области образуются, когда высокоскоростные солнечные ветры обгоняют более медленные, создавая тем самым сложные узоры флуктуирующих магнитных полей. Они также могут взаимодействовать с краями магнитосферы Земли и создавать геомагнитные бури от слабых до умеренных.

Геомагнитные бури измеряются наземными приборами, которые наблюдают, насколько изменяется горизонтальная составляющая магнитного поля Земли. На основании этого измерения штормы классифицируются от G1 (незначительные) до G5 (экстремальные). В самых крайних случаях могут быть повреждены трансформаторы в электросетях, могут быть затруднены работа космических аппаратов и слежение за спутниками, могут быть заблокированы высокочастотные радиосистемы и спутниковые навигационные системы, а полярные сияния могут появляться намного южнее, чем обычно.

Солнечные радиационные бури

Солнечная радиационная буря, которую также иногда называют явлением солнечных энергетических частиц (SEP), во многом похоже на интенсивный приток солнечной радиации. И КВМ, и солнечные вспышки могут нести такое излучение, состоящее из протонов и других заряженных частиц. Излучение блокируется магнитосферой и атмосферой, поэтому не может достичь людей на Земле. Однако такой шторм может нанести вред людям, путешествующим с Земли на Луну или Марс, хотя он практически не влияет на пассажиров самолетов или астронавтов в магнитосфере Земли. Солнечные радиационные бури также могут мешать регионам, через которые проходит высокочастотная радиосвязь. Поэтому во время солнечной радиационной бури маршруты самолетов, летящих вблизи полюсов, которые не могут использовать GPS, а полагаются исключительно на радиосвязь, могут быть изменены.

Солнечные радиационные бури оцениваются по шкале от S1 (незначительная) до S5 (экстремальная) и определяются количеством очень энергичных и быстрых солнечных частиц, проходящих через заданное пространство в атмосфере. В самых экстремальных случаях солнечные радиационные бури могут вызвать полное отключение высокочастотного радио, повреждение электроники, памяти и систем обработки изображений на спутниках, а также радиационное отравление астронавтов за пределами магнитосферы Земли.

Отключение радиосвязи

Отключение радиосвязи происходит, когда сильный внезапный всплеск рентгеновских лучей солнечной вспышки попадает в атмосферу Земли, глуша как высокочастотные, так и низкочастотные радиосигналы. Рентгеновские лучи возмущают слой атмосферы Земли, известный как ионосфера, через который проходят радиоволны. Постоянные изменения в ионосфере меняют траекторию движения радиоволн, тем самым ухудшая качество информации, которую они несут. Это влияет как на высокочастотные, так и на низкочастотные радиоволны. Потеря низкочастотной радиосвязи приводит к тому, что измерения GPS отклоняются от нескольких футов до миль, а также может повлиять на приложения, управляющие спутниковым позиционированием.

Отключение радиосвязи оценивается по шкале от R1 (незначительное) до R5 (крайнее). Сильнейшие перебои в радиосвязи могут привести к отсутствию радиосвязи и неисправности GPS в течение нескольких часов.

Для получения дополнительных ответов на вопросы о космической погоде, пожалуйста, посетите

› Часто задаваемые вопросы о космической погоде

› Вернуться к началу

Художественная иллюстрация событий на Солнце, меняющих условия в околоземном пространстве.

Изображение предоставлено:

Image Token: 

[image-36]

Полярные сияния возникают в основном вблизи полюсов Земли. Они являются наиболее распространенным и единственным визуальным результатом космической погоды. Это изображение полярного сияния, связанное с солнечными вспышками и КВМ 23-24 февраля 2012 г., было получено над Муонио, Финляндия, перед восходом солнца 27 февраля 2012 г. -51]

Чтобы измерить силу геомагнитной бури, ученые измеряют нечто, называемое Kp-индексом, который измеряет скорость изменения магнитных полей вблизи Земли.