Корональный выброс: Корональные выбросы массы — Polarpedia

Корональный выброс из «шлейфа темной плазмы» вызовет сильную бурю

Поиск по сайту

Наука
17 августа 2022

Далее

Александр
Шереметьев

новостной редактор

Александр
Шереметьев

новостной редактор

Геомагнитная буря начнется 18 августа и может продлиться два дня. Шторм классифицируется как сильный, но ученые не ждут, что он вызовет большие разрушения.

Читайте «Хайтек» в

Исследователи из Национального управления океанических и атмосферных исследований США прогнозируют 18 августа геомагнитную бурю класса G3. Она будет вызвана двумя корональными выбросами массы на Солнце, объединившимися по пути к Земле.

«Взрыв темной плазмы» был впервые замечен исследователями Солнца в воскресенье (14 августа). Мощный шлейф вырвался из пятна на поверхность звезды со скорость 2,1 млн км/ч, сформировав первый корональный выброс массы. На следующий день (15 августа) с Солнца вылетел еще один «снаряд» из ускоренных частиц. Он сформировался из-за коллапса гигантской магнитной нити.

Выброс темной плазмы 14 августа 2022 года. Источник: spaceweather.com

Как отмечают в NOAA, второй выброс двигался с большей скоростью и догнал своего предшественника на пути к Земле. Такие корональные выбросы массы ученые называют каннибальными. Быстро движущееся солнечное извержение догоняет более раннее, поглощая заряженные частицы. В результате образуется гигантский волновой фронт, который, достигнув Земли, вызывает мощную геомагнитную бурю.

Геомагнитные бури классифицируются от G1 до G5 в зависимости от степени их тяжести. Приближающийся шторм исследователи предварительно классифицировали как G3 — сильная геомагнитная буря. Она может вызывать мощные полярные сияния, периодические проблемы с низкочастотной и спутниковой навигацией. Кроме того, с отдельными проблемами могут столкнуться спутники, работающие на низких орбитах и энергосистемы.

Исследователи отмечают, что Солнце сейчас приближается к пику своего 11-летнего цикла, а это значит, что вспышки и выбросы массы, вызывающие бурю на Земле, будут происходить все чаще.


Читать далее:

Дождевая вода оказалась опаснее, чем считали ученые

В США спроектировали термоядерный реактор. Он способен нагреваться до миллиарда градусов

«Уэббу» уже строят замену: посмотрите, на что способен новый гигантский телескоп

Читать ещё

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

Спасибо, Ваше сообщение успешно отправлено.

Корональные выбросы массы на Солнце – что это такое? — Иркутск Сегодня

Сегодня в нашей постоянной “космической” рубрике исполнительный директор Иркутского планетария Павел Никифоров рассказывает о корональных выбросах массы на Солнце. Ближайшая к нам звезда живёт весьма насыщенной жизнью. Явления, происходящие на ней, называются солнечной активностью. К этому понятию относятся не только солнечные вспышки и возмущения солнечного ветра, но и корональные выбросы массы. Что это такое, чем они потенциально опасны для Земли, и как мы можем защититься от их последствий?

Время от времени наше Солнце как будто «чихает» с силой, эквивалентной около 20 миллионам атомных бомб. Такие явления называются корональными выбросами массы. Это мощные извержения в результате явлений в магнитном поле нашего светила, которые порождают возмущения, проходящие через всю Солнечную систему и влияющие на искусственные спутники и магнитное поле Земли. Во время коронального выброса массы огромные пузыри перегретого газа – плазмы – вырываются с поверхности Солнца. В течение нескольких часов миллиарды тонн материи поднимаются с поверхности звезды и ускоряются до скоростей в миллионы километров в час.

В периоды активного Солнца такое явление может происходить несколько раз в день, во времена спокойного Солнца – приблизительно один раз в пять дней.

Причина, лежащая в основе явления корональных выбросов массы, не вполне понятна. Тем не менее, исследователи сходятся на том, что основную роль в этом процессе играет магнитное поле. По той причине, что Солнце – не твёрдое тело, турбуленция закручивает магнитные поля в сложные структуры. Скрученное в клубок магнитное поле с определённого момента пытается развернуться в нормальное состояние, и такой процесс может привести к «выстреливанию» колоссальных масс плазмы в космическое пространство.

Плазма представляет собой облако протонов и электронов, уносимое солнечным ветром. Двигаясь со скоростью до 1,6 миллиона километров в час, оно достигает орбиты нашей планеты за несколько дней. Поскольку корональные выбросы массы происходят во всех направлениях от Солнца, большинство из них проходят мимо нас. Но время от времени извержение направлено прямо на Землю. Когда облако плазмы встречается с нашей планетой, мы называем это геомагнитным штормом. Ударная волна заряженных частиц сплющивает магнитное поле Земли с дневной стороны и растягивает ночную его часть. Когда деформированное магнитное поле Земли вновь принимает нормальную форму, выделяется энергия, сравнимая с разрядом молнии.

Стремительная атака заряженных частиц и временная реструктуризация магнитного поля Земли вызывают наблюдаемые эффекты. Полярные сияния в эти периоды смещаются в более низкие широты и становятся интенсивнее. Возмущения земного магнитного поля могут сделать нашу планету временно уязвимой для смертоносного космического излучения.

Наша атмосфера предоставляет достаточную защиту всему, что находится на поверхности Земли. А вот астронавты на орбитальной станции могут получить смертельные дозы радиации. В 1989 году космонавты на станции «Мир» получили годовую дозу за несколько часов. Реальной долгосрочной опасностью можно считать эффект таких штормов на нашу технологическую инфраструктуру. Шквал возмущений магнитного поля и наведённые электрические разряды выводят из строя силовые и коммуникационные сети – все то, для чего нужно электричество. Во время уже упоминавшегося коронального выброса массы в 1989 году произошёл коллапс сети электроснабжения в Квебеке (Канада). Шесть миллионов человек оставались без электричества на 9 часов.

Но всё это – практически ничто по сравнению с геомагнитным штормом 1859 года. Это событие получило имя любителя астрономии Ричарда Кэррингтона, наблюдавшего различные световые явления, вызванные штормом, который считается одним из сильнейших в истории. Полярные сияния наблюдались на Гавайских и Карибских островах. Наблюдатели на высоких широтах сообщали, что было возможным читать газеты при свете полярного сияния. Телеграфная сеть прекратила работать, операторы получали удары током, а используемая телеграфом бумага загоралась.

Повторение Кэррингтонского события в современном мире, пронизанном средствами коммуникации, приведёт к опустошительным последствиям. Каскадные отказы за считанные минуты отключат от электроснабжения миллионы людей. Коммуникационная сеть не сможет правильно работать, и спутники системы GPS, на которых строится вся система воздушного сообщения, отключатся.

Корональные выбросы массы – ещё одно напоминание для нас о хрупкости нашей планеты – «бледно-голубой точки», которая вращается вокруг Солнца.

И именно по этой причине астрономы изучают Солнце. Помимо радости от открытия механизмов работы звезды, лучшее понимание солнечной активности помогает нам лучше подготовиться к возможным опасным явлениям, связанным с ним. Уже имея предупреждение о корональном выбросе массы всего лишь за час, мы сможем произвести безопасное отключение и сохранить важнейшие системы жизнеобеспечения. В таком случае перебои продлятся считанные часы, но не дни, недели или месяцы.

В Иркутске изучением Солнца и его влияния на процессы на Земле занимается Институт солнечно- земной физики Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЗФ СО РАН). Сотрудники института наблюдают процессы на Солнце при помощи телескопов, работающих в оптическом и радиодиапазоне.

Иркутский планетарий еженедельно организует экскурсии на одну из обсерваторий ИСЗФ – Байкальскую астрофизическую обсерваторию в Листвянке на берегу Байкала.

Такие мероприятия проводятся по воскресеньям, записаться на ближайшую экскурсию можно по телефону 79-79-09, доб.1 (звонить с 10 до 20 часов).

Иркутский планетарий для IrkToday

Корональные выбросы массы: что это такое и как они образуются?

Выброс корональной массы (CME), полученный НАСА и Солнечной и гелиосферной обсерваторией ЕКА (SOHO).
(Изображение предоставлено НАСА/GSFC/SOHO/ESA)

Корональные выбросы массы (КВМ) — это крупные выбросы плазмы и магнитного поля из солнечной атмосферы — короны.

По сравнению с солнечными вспышками — вспышками электромагнитного излучения, движущимися со скоростью света и достигающими Земли чуть более чем за 8 минут — КВМ двигаются более медленно, условно говоря. На своих самых высоких скоростях почти 1,900 миль в секунду (3000 километров в секунду), CME могут достичь Земли примерно за 15–18 часов, в то время как более медленные CME, движущиеся со скоростью около 155 миль / с (250 км / с), могут занять несколько дней, по данным Центра прогнозирования космической погоды. Национального управления океанических и атмосферных исследований (открывается в новой вкладке) (NOAA).

Это относительно медленное время в пути полезно, так как дает нам больше времени для подготовки к такому прибытию. CME могут нанести ущерб электросетям, телекоммуникационным сетям и орбитальным спутникам и подвергнуть астронавтов опасным дозам радиации. И наоборот, CME являются желанным гостем для наблюдателей за небом во всем мире, поскольку они могут вызывать впечатляющие проявления полярного сияния, которые видны на широтах за пределами их «нормального» полярного диапазона.

Связанный: Насколько горячо солнце?

Как формируются CME?

Корональные выбросы массы образуются подобно солнечным вспышкам — в результате скручивания и перестройки магнитного поля Солнца, известного как магнитное пересоединение, согласно NOAA. Когда силовые линии магнитного поля «запутываются», они создают сильные локализованные магнитные поля, которые могут прорываться сквозь поверхность Солнца в активных областях, впоследствии генерируя КВМ.

КВМ обычно происходят вокруг групп солнечных пятен и часто сопровождаются солнечной вспышкой, хотя эти два события не всегда происходят одновременно. На самом деле, ученые до сих пор не совсем уверены, как связаны эти два события, и, по данным Центра научного образования Университетской корпорации атмосферных исследований (UCAR) , КВМ, как и солнечные вспышки, чаще всего происходят во время солнечного максимума. период в 11-летнем цикле солнечной активности, когда звезда наиболее активна. После того, как КВМ высвобождаются, они увеличиваются в размерах по мере удаления от Солнца.

«Большие CME могут достигать размера, составляющего почти четверть пространства между Землей и Солнцем, к тому времени, когда они достигают нашей планеты», — говорится в заявлении NOAA.

Если CME достаточно велик и движется быстрее солнечного ветра, он генерирует ударную волну, в результате чего ускоренные заряженные частицы движутся впереди CME, что еще больше нарушает условия космической погоды и усиливает геомагнитные бури, согласно NOAA.

Воздействие КВМ на Землю

Обширные проявления полярных сияний

КВМ могут вызывать сильные геомагнитные бури, которые приводят к впечатляющим полярным сияниям, подобным этому, изображенному на Аляске. (Изображение предоставлено: Noppawat Tom Charoensinphon через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Полярное сияние формируется, когда возмущения в магнитном поле Земли направляют ионы вниз к полюсам Земли, где они сталкиваются с атомами кислорода и азота в атмосфере Земли, создавая ослепительное сияние полярных сияний видно вокруг полярных регионов. В Северном полушарии это явление называется северным сиянием (Aurora Borealis), а в Южном полушарии — южным сиянием (Aurora australis).

Обычно эти ослепительные световые шоу приурочены к полярным регионам, но во время сильных магнитных возмущений, вызванных КВМ, полярные сияния можно увидеть на гораздо более низких широтах, чем они обычно наблюдаются согласно ЕКА .

В 1859 году Кэррингтонское событие — колоссальная солнечная буря, вызванная КВМ, — привело к появлению полярных сияний, наблюдаемых вблизи тропических широт над Кубой, Багамскими островами, Ямайкой, Сальвадором и Гавайями, согласно NASA Science .

При этом КВМ не всегда вызывают экстраординарные полярные сияния, степень магнитного возмущения от КВМ зависит от магнитного поля КВМ и Земли. Если магнитное поле CME выровнено с полем Земли, направленное с юга на север, CME пройдет мимо с небольшим эффектом. Однако, если CME ориентирован в противоположном направлении, это может привести к реорганизации магнитного поля Земли , вызывая впечатляющие полярные сияния.

Технологические неисправности

Большие КВМ могут вызвать технологические сбои, которые особенно проблематичны в нашем современном мире.

Кэррингтонское событие 1859 года вызвало сбои в телеграфной системе по всему миру. Согласно History.com , были даже сообщения о том, что операторы получали удары током, а из телеграфных аппаратов сыпались искры, поджигающие бумаги. Согласно заявлению НАСА, в 1989 году КВМ сопровождал солнечную вспышку, поразившую Землю, в результате чего вся провинция Квебек, Канада, погрузилась в электрическое отключение, которое длилось 12 часов, согласно заявлению НАСА . Это событие обошлось коммунальной компании Квебека Hydro-Quebec как минимум в 10 миллионов долларов в качестве компенсации .

Но как CME вызывают все эти нарушения?

Истории по теме:

CME также могут вызывать скачки электрического тока, которые перегружают электрические сети, вызывая массовые отключения электроэнергии. Кроме того, по данным НАСА, CME могут влиять на магнитное поле Земли, что может ухудшить радиопередачу и увеличить радиостатические помехи в ионосфере Земли.

Системы GPS особенно уязвимы к возмущениям в ионосфере, и известно, что координаты GPS отклоняются на десятки футов во время события CME. Нарушение происходит из-за того, что GPS использует радиосигналы для передачи информации между спутником и наземным приемником. По данным Центра прогнозирования космической погоды NOAA, радиосигнал проходит через слой ионосферы, содержащий заряженную плазму, которая изгибает путь сигнала GPS подобно линзе, изгибающей свет. Обычно системы GPS могут компенсировать это отклонение радиосигнала, не влияя на точность GPS. Однако во время события CME ионосфера может быть настолько сильно возмущена, что модели GPS не могут отслеживать такие изменения, а приемники больше не могут вычислять точное положение.

Влияние КВМ в космосе

КВМ могут нанести ущерб спутникам на высоких геосинхронных орбитах. (Изображение предоставлено: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Как CME влияют на спутники?

Спутники на околоземной орбите уязвимы для CME, особенно на высоких геосинхронных орбитах, где находится большинство спутников связи, по данным Центра космических полетов имени Годдарда НАСА . Когда CME вызывает геомагнитную бурю, спутники могут быть поражены сильным током, разряженным в спутник, или повреждены, когда частицы высокой энергии проникают в спутник. Таким образом, уязвимые спутники можно перевести в «безопасный режим», чтобы предотвратить повреждение электроники.

Согласно исследованию, описанному в заявлении НАСА, прямое попадание колоссальной геомагнитной бури, подобной той, что наблюдалась в 1859 году — Событие Кэррингтона — может нанести тяжелый урон нашему спутниковому флоту.

«Солнечная буря в худшем случае может иметь экономические последствия, аналогичные урагану 5-й категории или цунами», — сказал д-р Стен Оденвальд из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, Гринбелт, штат Мэриленд. спутников с оценочной восстановительной стоимостью от 170 до 230 миллиардов долларов, поддерживая 9 долларов.0 миллиардов в год промышленности. Один сценарий показал, что «супербуря» обошлась в 70 миллиардов долларов из-за потери спутников, потери обслуживания и потери прибыли». Спутники Starlink на сумму более 50 миллионов долларов в феврале 2022 года. 

Могут ли CME нанести вред астронавтам? 

На низкой околоземной орбите астронавты получают более высокие дозы радиации, чем мы на Земле, но они по-прежнему в основном защищены магнитосферой, согласно Заявление НАСА (откроется в новой вкладке). 

Настоящая опасность для астронавтов возникает, если они отклоняются от безопасной магнитосферы, например, чтобы исследовать поверхность Луны или Марса. Во время такой экспедиции — за пределами «защитных щитов» Земли — они уязвимы для опасных явлений космической погоды, таких как CME. По данным НАСА, если ударная волна, вызванная CME, поразит неподготовленного астронавта, исследующего лунную или марсианскую поверхность, он получит такое же количество радиации, как 300 000 одновременных рентгеновских снимков грудной клетки. Это может иметь смертельные последствия, так как вам потребуется всего 45 000 одновременных рентгенограмм грудной клетки, чтобы убить вас.

Как мы можем прогнозировать CME?

Коронограф Солнечной и гелиосферной обсерватории используется для наблюдения КВМ. (Изображение предоставлено НАСА)

(открывается в новой вкладке)

Солнечная погода может иметь очень дорогостоящие последствия, поэтому важно расширять наше понимание, мониторинг и прогнозирование таких явлений.

К счастью для нас, CME требуется несколько часов, а иногда и дней, чтобы достичь Земли. Это дает нам время подготовиться к их прибытию.

Различные организации внимательно следят за солнцем и сообщают о любых изменениях характеристик поверхности, которые могут свидетельствовать о выбросе КВМ, таких как увеличение солнечной активности и выбросы солнечных вспышек. По данным SpaceWeatherLive.com, если будет обнаружена сильная солнечная вспышка класса M или X, вполне вероятно, что она будет сопровождаться CME, но не всегда.

Синоптики SWPC используют различные параметры — размер, скорость и направление — полученные на коронографических изображениях орбитальных спутников, чтобы определить вероятность того, что КВМ столкнется с Землей.

Коронограф — это специальный инструмент, используемый для блокирования солнечного света, чтобы ученые могли наблюдать самый внешний слой — корону. Он имитирует естественное явление солнечного затмения, когда лунная тень закрывает яркий центр, позволяя наблюдать корону.

По данным NOAA, синоптики в основном используют коронограф Солнечной и гелиосферной обсерватории (SOHO) НАСА и ЕКА — широкоугольный и спектрометрический коронограф (LASCO) для анализа КВМ и определения вероятности столкновения с Землей.

Корональный выброс массы (CME), полученный НАСА и Солнечной и гелиосферной обсерваторией ЕКА (SOHO). (Изображение предоставлено НАСА/GSFC/SOHO/ESA)

(открывается в новой вкладке)

На переднем крае обнаружения КВМ находится спутник глубокой космической климатической обсерватории (открывается в новой вкладке) (DSCOVR), который находится в первой точке Лагранжа. точка — L1 — между Землей и Солнцем на расстоянии около 1 миллиона миль (1,6 миллиона км) от Земли.

DSCOVR отслеживает любые изменения в силе межпланетного магнитного поля (ММП) и скорости солнечного ветра, которые жизненно важны для точности и оперативности предупреждений и прогнозов космической погоды NOAA.

Со своего места стоянки в L1 спутник DSCOVR может предоставить заблаговременное предупреждение за 15–60 минут до того, как CME достигнет Земли. Когда обнаруживается CME, связанный с Землей, SWPC предупреждает уязвимые группы, такие как энергетические компании, спутниковые компании и авиакомпании, о необходимости принять соответствующие меры. С заблаговременным предупреждением коммунальные компании могут перенаправлять силовые нагрузки, чтобы защитить сети от перегрузки при ударе CME, спутники могут быть переведены в «безопасный» режим, а самолеты могут быть перенаправлены.

Миссия ЕКА «Бдение» (откроется в новой вкладке) надеется добавить еще одного солнечного защитника к помощи Земле к середине 2020-х годов, согласно данным ЕКА. Vigil будет следить за солнцем с Lagrange 5, примерно в 93 миллионах миль (150 миллионов километров) от Земли. Космический корабль будет расположен так, чтобы он мог следить за «боком» от Солнца. Он будет следить за солнечными условиями, прежде чем они повернутся лицом к Земле, чтобы заранее предупредить нас о возможной опасной солнечной активности.

Дополнительные ресурсы

Хотите узнать больше о влиянии крупных солнечных вспышек и КВМ на астронавтов на Луне, ознакомьтесь с этой статьей НАСА (открывается в новой вкладке). Узнайте больше о последствиях активной космической погоды и опасностях космических путешествий вместе с Университетом Тафтса (откроется в новой вкладке). Хотите самостоятельно следить за текущими уровнями геомагнитной активности? Британская геологическая служба (откроется в новой вкладке) поможет вам, вы также можете подписаться на их электронные письма с предупреждениями о геомагнитных возмущениях (откроется в новой вкладке).

Библиография

Корональные выбросы массы. Центр прогнозов космической погоды NOAA / NWS (открывается в новой вкладке). Проверено 20 мая 2022 года .

DSCOVR: Климатическая обсерватория дальнего космоса. НЕДИС (откроется в новой вкладке). Проверено 20 мая 2022 г.

Мендес Б., Петикола Л. и Хаук К. (12 августа 2004 г.). Солнечные вспышки и корональные выбросы массы. НАСА. Проверено 20 мая 2022 г. (открывается в новой вкладке).

НАСА. Воздействие ракет (откроется в новой вкладке). НАСА. Проверено 20 мая 2022 г.

Оденвальд, С. (13 марта 2009 г.). День, когда солнце принесло тьму. (откроется в новой вкладке) НАСА. Проверено 20 мая 2022 года .

Изображения с солнечного орбитального аппарата (открывается в новой вкладке) первых выбросов корональной массы. ЕСА. (17 мая 2021 г.). Проверено 20 мая 2022 г.

Штайгервальд, Б., и Вайнтрауб, Р.А. (1 апреля 2006 г.). Защита наших спутников (открывается в новой вкладке) от солнца. НАСА. Проверено 20 мая 2022 г.

Центр научного образования UCAR. Корональный выброс массы (CME) | Центр научного образования (откроется в новой вкладке). Проверено 20 мая 2022 г.

Что такое корональный выброс массы (КВМ)? SpaceWeatherLive (откроется в новой вкладке). Проверено 20 мая 2022 г.

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]

Дейзи Добриевич присоединилась к Space.com в феврале 2022 года в качестве справочного автора, ранее работавшего штатным автором в нашем сестринском журнале All About Space. Прежде чем присоединиться к нам, Дейзи прошла редакционную стажировку в журнале BBC Sky at Night Magazine и работала в Национальном космическом центре в Лестере, Великобритания, где ей нравилось знакомить общественность с космической наукой. В 2021 году Дейзи защитила докторскую диссертацию по физиологии растений, а также имеет степень магистра наук об окружающей среде. В настоящее время она живет в Ноттингеме, Великобритания. 0003

Что такое корональные выбросы массы?

Солнце запустило этот корональный выброс массы со скоростью около 900 миль в секунду (почти 1500 км/с) 31 августа 2012 года. Земля не находится так близко к Солнцу; изображение предназначено только для масштабирования.
(Изображение предоставлено НАСА)

Выброс корональной массы (CME) представляет собой обширное облако электрически заряженных частиц из верхних слоев атмосферы или короны Солнца, которое нагревается до огромных температур и выбрасывается с огромной скоростью за счет энергии, выделяемой при солнечной вспышке. Эти горячие сгустки плазмы могут оказывать впечатляющее воздействие на планеты, находящиеся на их пути, и, хотя КВМ не представляют прямой угрозы для жизни на Земле, они потенциально могут нанести ущерб технологиям, на которые опирается человеческое общество.

«CME могут вызывать геомагнитные бури по прибытии в околоземную среду», — сказала Live Science Стефани Ярдли, эксперт по космической погоде из Университетского колледжа Лондона, Великобритания. «Они создают наведенные землей токи, которые ухудшают работу электросетей, а также могут влиять на точность спутниковых навигационных систем GPS и GNSS».

Что вызывает CME?

КВМ происходят из того же процесса, который создает солнечных вспышек — они образуются, когда огромная петля солнечного магнитного поля, выталкиваясь через видимую поверхность или фотосферу, сжимается вместе у своего основания и внезапно воссоединяется на более низком уровне. Этот процесс высвобождает огромное количество избыточной энергии в виде высокоэнергетических электромагнитное излучение , а также нагревает газы вокруг места пересоединения, иногда до температуры 36 миллионов градусов по Фаренгейту (20 миллионов градусов по Цельсию) или более. Это дает частицам вокруг объекта, включая те, что находятся в теперь изолированной петле магнитного поля наверху, огромный прирост скорости и энергии, создавая огромный пузырь расширяющегося горячего газа, который вырывается из-под гравитационного притяжения Солнца и мчится через пространство. CME могут двигаться со скоростью сотни миль в секунду — самым быстрым и энергичным может потребоваться менее суток, чтобы достичь орбиты Земли, но в среднем это занимает около 84 часов, согласно данным Национального управления океанических и атмосферных исследований.0145 Центр прогнозирования космической погоды .

Корональные выбросы массы 2022

Вот список КВМ, запущенных Солнцем в 2022 году, основанный на данных, собранных программным обеспечением, которое обнаруживает изображения с так называемого прибора LASCO (спектрометрический коронограф) на борту корабля SOHO (Solar and Heliospheric). Обсерватория).

Проведите по экрану для горизонтальной прокрутки

70177

Крупнейшие CME года (Источник: SpaceWeatherLive.com)
CME Date Duration (Hours) Maximum velocity
20 May 31 3 732 miles/sec (1,179 km/s)
19 May 30 2 84 mi/s (136 km/s)
18 May 30 2 226 mi/s (365 km/s)
17 May 30 2 291 миль/с (469 км/с)
16 май 30 1 462 мл/с. 3 778 mi/s (1,252 km/s)
14 May 29 2 380 mi/s (612 km/s)
13 May 29 0 287 mi/s (462 km/s)
12 May 29 2 190 mi/s (306 km/s)
11 May 29 1 282 mi/s (455 km/s)
10 May 29 1 168 mi/s (271 km/s)
9 May 29 1 190 mi /с (306 км/с)
8 May 28 1 1,021 mi/s (1,644 km/s)
7 May 28 2 809 mi/s (1,302 km/s)
6 May 28 0 340 mi/s (548 km/s)
5 May 28 2 467 mi/s (753 km/s)
4 мая 28 4 346 миль/с (558 км/с)
3 мая 28 2 мая 2 мая 2 . May 27 2 280 mi/s (452 ​​km/s)
1 May 27 1 313 mi/s (504 km/s)

Geomagnetic бури

Когда Земля находится на линии огня КВМ, результаты могут быть впечатляющими. Материал, содержащийся в CME, электрически заряжен и несет запутанные остатки разорванной магнитной петли, поэтому он может сильно искажать собственное магнитное поле Земли, известное как магнитосфера.

Обычно это поле отклоняет постоянный поток частиц, известный как солнечный ветер, исходящий от Солнца. Это сжимает магнитосферу на обращенной к солнцу стороне, но создает длинный хвост (называемый хвостом магнитосферы), который простирается далеко за пределы Луна орбита на ночной стороне. Большая часть солнечного ветра вообще отклоняется от магнитосферы, но заряженные частицы с определенными энергиями могут задерживаться в пончикообразных областях за тысячи миль над поверхностью Земли, известных как радиационные пояса Ван Аллена, в то время как другие направляются в атмосферу над полюсами. . Здесь заряженные частицы сталкиваются с частицами газа в верхних слоях атмосферы Земли, заряжая эти молекулы энергией для создания красивого свечения полярных сияний, таких как северное сияние .

Прибытие CME может нарушить этот хрупкий баланс. Всплеск числа частиц, проносящихся мимо Земли, приводит к тому, что многие из них направляются в атмосферу над полюсами, создавая интенсивные полярные сияния, которые простираются до гораздо более низких широт. Между тем, увеличение давления в магнитосфере и взаимодействия со спутанными магнитными полями внутри КВМ временно деформируют магнитосферу, приближая ее к Земле.

Более того, эффект не только магнитный. Физическое явление под названием электромагнитная индукция означает, что изменяющееся магнитное поле обычно вызывает протекание электрических токов через близлежащие материалы. В случае удара CME по нашей планете каждый проводник на Земле, включая саму Землю, подвергается воздействию.

Это означает, что токи протекают по электросетям и засоряют их, а также могут вывести из строя спутниковые навигационные системы.

Кэррингтонское событие

Ричард Кэррингтон создал этот рисунок солнечных пятен на пике Кэррингтонского события в 1859 году.. (Изображение предоставлено Ричардом Кэррингтоном)

Благодаря этим электрическим эффектам в 1859 году была обнаружена самая первая — и самая мощная из известных — геомагнитная буря. В том же году британские астрономы Ричард Кэррингтон и Ричард Ходжсон заметили вспышку в атмосфере Солнца (первая и самая яркая солнечная вспышка из когда-либо наблюдавшихся), а вскоре после этого прибыл корональный выброс, вызвавший магнитный хаос по всему миру. Перемещающийся магнетизм вокруг проводов недавно построенной электрической телеграфной сети создавал сильные электрические токи, которые вызывали искры на опорах, вызывали удары током у телеграфистов и даже позволяли отправлять сообщения без внешнего источника питания. В то же время эффектные полярные сияния простирались до тропиков, освещая ночное небо достаточно ярко, чтобы можно было читать газеты9. 0145 Wired сообщил (откроется в новой вкладке).

«Событие в Кэррингтоне вызвало самую мощную геомагнитную бурю за всю историю наблюдений. Это также был самый быстрый наблюдаемый КВМ, и потребовалось всего 17,5 часов, чтобы достичь Земли», — сказал Ярдли. «Теоретически КВМ может иметь ограничение скорости около 3000 км/с [ 6,7 миллиона миль в час], что согласуется с энергией, доступной в регионах с сильными магнитными полями, которые их производят». : НАСА)

К счастью для жизни на Земле, магнитосфера и атмосфера объединяются, образуя эффективный барьер, который отклоняет и блокирует частицы CME от достижения поверхности нашей планеты, согласно НАСА . Несмотря на то, что по повседневным меркам они движутся с невероятно высокой скоростью, энергии частиц КВМ слишком малы, чтобы проникнуть в магнитосферу. Над полюсами, где некоторые частицы направляются вниз, они сталкиваются с разреженными атомами и молекулами газа и заряжают их энергией — обычно на высотах от 50 до 9 метров над уровнем моря. 0 миль (от 80 до 145 километров) — для создания полярных сияний, согласно классическому исследованию 1946 года в журнале Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity .

Астронавты на низкой околоземной орбите (например, на борту Международной космической станции) остаются внутри магнитосферы и также получают выгоду от ее экранирующего эффекта — на самом деле, прохождение коронального выброса дает удивительное преимущество, поскольку его поток низкоэнергетического По данным НАСА, этот материал на короткое время обеспечивает дополнительный уровень защиты от высокоэнергетических частиц космических лучей, испускаемых в результате насильственных событий в других местах нашей галактики и за ее пределами.

Однако для астронавтов за пределами магнитосферы — например, для будущей миссии на Марс — частицы с более высокой энергией внутри КВМ могут представлять значительный риск для здоровья. Ученые и инженеры НАСА заняты изучением различных вариантов для обеспечения защиты.

Риски для технологий

Хотя КВМ не представляют серьезной прямой угрозы для жизни, огромные достижения в области технологий после события в Кэррингтоне означают, что человеческое общество гораздо более уязвимо для косвенного воздействия КВМ. В 2003 году, например, геомагнитная буря, вызванная крупнейшей солнечной вспышкой современности, нарушила подачу электроэнергии в Швеции и Южной Африке, а маршруты самолетов были изменены, чтобы избежать полетов на большой высоте над полюсами. По данным Отчет Королевской инженерной академии о солнечной погоде (открывается в новой вкладке).

Солнечные вспышки также могут сократить срок службы спутников другим способом — мощная вспышка или возбуждающие частицы от КВМ могут нагревать верхние слои атмосферы Земли и вызывать ее существенное расширение, увеличивая сопротивление спутников на орбитах, близких к Земле, и отправляя их по спирали внутрь, чтобы снова войти в атмосферу и сгореть. В феврале 2022 года SpaceX потерял флот из более чем 40 мини-спутников Starlink 9. 0146 таким образом после того, как их запуск совпал с солнечной бурей, сообщает MIT Technology Review.

Можно ли предсказать КВМ?

В отчете Национальной академии наук за 2008 г. подсчитано, что сильная геомагнитная буря может причинить до 2 триллионов долларов как непосредственного ущерба, так и косвенных последствий, при этом мир понесет до десятилетие на восстановление. Но даже несмотря на то, что нет никакого способа избежать крупного КВМ, который движется к Земле, меры предосторожности могут уменьшить воздействие. Спутники можно перевести в безопасный режим, в котором они с меньшей вероятностью пострадают от долговременного вреда, а также можно защитить электрические сети.

«Например, Национальная энергосистема [Великобритании] может уменьшить воздействие на свои энергосистемы, включив как можно больше линий электропередач и высоковольтного оборудования, чтобы уменьшить нагрузку избыточного тока, протекающего через их систему, чтобы они не были перегружены. «, — сказал Ярдли.

По этим и другим причинам крайне важно отслеживать CME, чтобы можно было принять различные меры предосторожности до их прибытия. «После наблюдения CME моделируется их распространение, чтобы предсказать время их прибытия на Землю», — сказал Ярдли. «Наши прогнозы прибытия в настоящее время точны с точностью до плюс/минус 12 часов. Однако очень сложно определить их воздействие (которое измеряется ориентацией магнитного поля), пока они не пройдут над космическими кораблями, которые находятся очень близко к Земле. давая нам приблизительно 1-часовое предупреждение о том, будут ли они геоэффективными или нет».

Дополнительные ресурсы

Будьте в курсе состояния Солнца и полярных сияний Земли в Национальном управлении океанографии и атмосферы Центр прогнозирования космической погоды (открывается в новой вкладке). Веб-сайт spaceweatherlive.com также отслеживает изменение отношений между Солнцем и Землей, в то время как космический аппарат Европейского космического агентства/NASA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) продолжает предоставлять обновлений в режиме реального времени .