Содержание
Почему солнечные бури становятся все опаснее для человечества?
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Getty Images
Мощный солнечный шторм может вывести из строя системы связи на Земле и причинить огромный экономический ущерб, предупреждают ученые. Почему солнечные бури так опасны?
В 1972 году более шестидесяти подводных мин, установленных американскими военными, мистическим образом сами по себе сдетонировали у побережья Вьетнама. Многие годы это событие оставалось загадкой для военных и ученых.
Наиболее вероятное объяснение удалось найти только сейчас. Взрыв мин, скорее всего, вызвала мощная вспышка на Солнце: метеорологи в тот день за несколько часов до детонации мин зафиксировали такую вспышку.
В наше время аналогичная солнечная буря, скорее всего, приведет к куда более тяжелым последствиям: мощная вспышка на Солнце может вывести из строя многие важные для современного населения Земли системы — от спутников до энергосетей.
- Небесная красота — лучшие астрономические фото
- «Кровавая Луна»: почему спутник Земли краснеет в затмение
Возможный ущерб от вспышки в одной только Британии оценивается в 16 млрд фунтов (20,6 млрд долларов США).
Есть несколько причин, почему мы так зависим от событий, которые происходят на огромном расстоянии от Земли.
Почему на Солнце происходят вспышки?
Солнце — это звезда, то есть «кипящая» масса электрифицированного газа (в основном водорода). Внутри этой сложной системы магнитного поля происходит перенос энергии.
Вспышка на Солнце — это и есть взрывной процесс выделения энергии в атмосфере Солнца.
И если вспышки могут вызвать сбои в работе радиосвязи на Земле, солнечные бури представляют куда более серьезную опасность.
Во время каждой солнечной бури происходит выброс энергии, мощность которой в 100 тыс.
раз больше мощности мирового ядерного арсенала. Разница в том, что эта энергия «разбросана» на огромном пространстве в космосе, а не сфокусирована в одном месте.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,
Северное сияние — одно из самых безобидных последствий солнечных вспышек и бурь
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Солнце можно сравнить с вращающимся вокруг своей оси фейерверком, вспышки от которого летят во все стороны.
Если одна из таких вспышек будет направлена в сторону нашей планеты, магнитное поле, окружающее эту вспышку, может слиться с магнитным полем Земли. Когда солнечная буря будет стихать, магнитное поле Земли еще некоторое время будет оставаться деформированным, с длинным «шлейфом», простирающимся по направлению к Солнцу.
По мере восстановления магнитного поля движение заряженных частиц солнечного света к Земле ускорится. Когда заряженные частицы столкнутся с верхним слоем атмосферы, произойдет возбуждение атомов и молекул газов, входящих в состав атмосферы. Излучение возбужденных атомов в видимом диапазоне — это и есть явление, известное как полярное (северное и южное) сияние.
Однако искажение магнитного поля Земли может иметь и другие, более серьезные последствия.
Именно этот процесс привел к взрыву мин на побережье Вьетнама в 1972 году. Американские мины были снабжены магнитными взрывателями, которые должны были среагировать на изменение магнитного поля при приближении подводной лодки. Однако создатели мин не учли, что подводные мины могут сдетонировать, среагировав на резкое изменение магнитного поля Земли.
Как прогнозировать солнечные бури?
Ученые пытаются понять, что именно приводит к возникновению таких мощных вспышек на Солнце и как можно прогнозировать эти явления.
Наблюдения за магнитным полем Земли начались в середине XIX века. Согласно полученным данным, экстремальные «погодные» условия в космосе наблюдаются каждые 100 лет, а менее масштабные погодные катаклизмы могут происходить чаще. В 1859 году была зафиксирована мощнейшая за всю историю наблюдений геомагнитная буря, которую называют «Событием Кэррингтона». С 28 августа по 2 сентября 1859 года на Солнце наблюдались многочисленные пятна и вспышки. Северные сияния происходили по всему миру, даже над Карибами. Буря привела к отказу телеграфных систем по всей Европе и в Северной Америке.
Если такая буря повторится, последствия будут куда более масштабными и чувствительными для человечества, чем в середине XIX века.
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,
Наша жизнь все больше зависит от технологий
С каждым годом человечество становится все более зависимым от технологий.
В наши дни космические спутники — ключевое звено глобальной системы связи и навигации, самолеты соединяют континенты, а вся Земля опутана электрическими сетями.
Все эти системы очень уязвимы, если происходят солнечные бури. От вспышек на Солнце может пострадать электронное оборудование самолетов и космических кораблей, энергетические системы на Земле тоже могут быть выведены из строя.
За последнее время от солнечной активности пострадало немало спутников и электросетей — достаточно для того, чтобы убедиться в необходимости своевременного прогнозирования происходящего на Солнце.
Над решением этой задачи работают метеорологи и астрономы всего мира.
Сейчас метеорологи могут точно спрогнозировать солнечную бурю за шесть часов до ее начала. Для Британии, например, такое прогнозирование может сократить возможный ущерб с 16 млрд фунтов (20,6 млрд долларов) до 3 млрд фунтов (3,86 млрд долларов).
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,
Обсерватория на вершине вулкана Мауна-Кеа на острове Гавайи
Экстремальные «погодные» условия в космосе — в числе основных рисков для Британии, наряду с такими традиционными рисками, как пандемия гриппа и наводнение.
Британское правительство проводит переговоры с энергетическими компаниями, авиакомпаниями, операторами космических систем по поводу плана действий на случай возникновения солнечных бурь. Эти планы должны помочь стране минимизировать потери от них и других экстремальных событий в космосе.
Важно, например, предусмотреть, чтобы в случае нарушения работы энергетических систем оставалось достаточно энергии для обеспечения работы холодильников с запасами продуктов и медикаментов.
Если связь с частью спутников будет потеряна, система спутниковой навигации и спутниковое телевидение могут перестать работать.
Автор фото, Getty Images
Точное прогнозирование возможных вспышек и магнитных бурь на Солнце помогло бы принять более эффективные меры для защиты оборудования, чувствительного к изменению магнитного поля.
Маршрут некоторых авиарейсов проходит через Северный полюс. Этим путем, например, довольно часто летают самолеты из Европы в Северную Америку.
Во время вспышек на Солнце диспетчеры обычно меняют траекторию полета лайнера так, чтобы он не летел через полюс.
Это делается для того, чтобы избежать воздействия высокого радиационного излучения и возможных перебоев в радиосвязи.
Сегодня мы знаем о «погоде» в космосе гораздо больше, чем было известно в 1972 году, но с развитием технологий нужно обеспечить гарантии того, что техника выдержит самые худшие условия, в которые нас может поставить Солнце.
Солнечная активность стремительно растет
В последнее время Солнце было особенно активным. Но на прошлых выходных Земля ощутила на себе последствия солнечной бури. Недавно, 21 июля, на Солнце произошел выброс корональной массы, который путешествовал по Солнечной системе и создал незначительную геомагнитную бурю, когда ударил по магнитному полю Земли.
Солнечная вспышка.
Фото: Unsplash
Такой вид солнечной активности вряд ли повлияет на повседневную жизнь большинства людей. Но он может повлиять на спутники и сделать полярные сияния более яркими в других частях земного шара. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), подобные солнечные явления, вероятно, участятся в ближайшие месяцы из-за цикла активности Солнца.
The Solar Ultraviolet Imager (#SUVI) aboard @NOAA‘s #GOES16🛰️ saw a stormy Sun on July 21! You can see a #CoronalMassEjection just above the middle of the Sun near the end of this animation (arrow). @NWSSWPC says a G2 (moderate) geomagnetic storm is likely on July 23. pic.twitter.com/bOTt88kg6k
— NOAA Satellites — Public Affairs (@NOAASatellitePA) July 22, 2022
«11-летний цикл активности Солнца снова набирает обороты. Это означает, что такие явления, как выбросы корональной массы и солнечные вспышки, будут случаться все чаще.
В зависимости от размера и траектории солнечных извержений возможные последствия для околоземного пространства и магнитосферы Земли могут вызвать геомагнитные бури, которые способны нарушить работу энергокомпаний и систем связи и навигации. Эти штормы также могут нанести радиационный ущерб орбитальным спутникам и Международной космической станции», — пишет NOAA.
Теперь у ученых есть новый инструмент для наблюдения за такими вспышками — спутник NOAA GOES-18. Запущенный NASA в марте 2022 года, этот спутник наблюдения за погодой уже прислал ошеломительные виды нашей планеты, сделанные с помощью инструмента Advanced Baseline Imager. Но на борту есть и другие инструменты для наблюдения за Солнцем, включая рентгеновскую камеру и камеру экстремального ультрафиолетового излучения (EUV). Последняя может наблюдать чрезвычайно высокие температуры солнечной короны, чтобы увидеть такие события, как выбросы и солнечные вспышки.
Первые изображения Солнца, сделанные инструментом SUVI GOES-18, показывают выброс корональной массы на разных длинах волн
NOAA недавно опубликовало первые изображения с инструмента Solar Ultraviolet Imager GOES-18, или SUVI, на которых показано Солнце в различных экстремальных ультрафиолетовых каналах во время аналогичного выброса корональной массы 10 июля.
Вы можете увидеть выброс наиболее четко на правом нижнем изображении. В настоящее время GOES-18 проходит испытание после запуска, включая проверку приборов, прежде чем они начнут полноценную работу. Ожидается, что спутник будет готов к полноценной работе в начале 2023 года.
G1 (Minor) geomagnetic storming was observed at 23/0359 UTC. A G1 warning is in effect until 23/1800 UTC. pic.twitter.com/93MxPUoTHS
— NOAA Space Weather (@NWSSWPC) July 23, 2022
Напомним, что ранее мы рассказывали о 12 интересных фактах о Солнце.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
NOAA Солнечная активность солнечная вспышка Солнце
Опасны ли для нас солнечные бури? | Космос
Увеличить. | Иллюстрация магнитного поля Земли, защищающего нашу планету от солнечных частиц. Изображение предоставлено NASA/GSFC/SVS.
В активную часть 11-летнего цикла солнечной активности те, кто использует телескопы, оснащенные специальными солнечными фильтрами, чтобы посмотреть на солнце или сфотографировать его, могут увидеть темные солнечные пятна, усеивающие поверхность Солнца.
Космические обсерватории обнаружат кратковременные, но яркие и мощные солнечных вспышки — интенсивные вспышки радиации и крупнейшие взрывные явления в нашей Солнечной системе — длящиеся от минут до часов на поверхности Солнца. Изредка, мощный выбросы корональной массы , или КВМ — гигантские пузыри газа и магнитных полей Солнца, содержащие до миллиарда тонн заряженных частиц, которые могут двигаться со скоростью до нескольких миллионов миль в час — выбрасываются в межпланетную среду. Этот солнечный материал вытекает из космоса и иногда попадает на Землю. Это опасно? Должны ли мы беспокоиться?
Солнечные бури не опасны для человека на поверхности Земли . Созерцать эти штормы потрясающе, но они не могут причинить вреда нашим человеческим телам, пока мы остаемся на поверхности Земли, где мы защищены земным покровом атмосферы. Помните, есть все основания полагать, что бури на Солнце происходили миллиарды лет, с тех пор, как возникли Солнце и Земля.
Если это так, то вся жизнь на Земле развивалась под их влиянием.
Чем опасна солнечная буря в космосе ? Частицы с очень высокой энергией, например частицы, переносимые CME, могут вызывать радиационное отравление людей и других млекопитающих. Они были бы опасны для незащищенных астронавтов, скажем, астронавтов, отправляющихся на Луну. Большие дозы могут быть смертельными.
Тем не менее, солнечные бури и их последствия не представляют для нас проблемы на поверхности Земли. Атмосфера и магнитосфера Земли защищают наши человеческие тела от воздействия солнечных вспышек.
Увеличить. | Солнечная вспышка, наблюдаемая Обсерваторией солнечной динамики НАСА (SDO) 23 января 2012 года. Изображение получено SDO.
С другой стороны… солнечные бури могут быть опасны для наших технологий . Когда выброс корональной массы, или КВМ, сталкивается с земной атмосферой, это вызывает временное возмущение магнитного поля Земли. Буря на Солнце вызывает бурю на Земле, известную как геомагнитная буря .
Самые мощные солнечные бури отправляют в космос корональные выбросы массы (КВМ), содержащие заряженные частицы. Если Земля окажется на пути КВМ, заряженные частицы могут столкнуться с нашей атмосферой, вывести из строя спутники на орбите и даже вызвать их отказ, а также окутать радиацией высоколетящие самолеты. Они могут нарушить работу телекоммуникационных и навигационных систем. Они могут влиять на электрические сети и, как известно, отключают целые города и даже целые регионы.
Люди, говорящие об отключении электроэнергии из-за солнечных бурь, всегда ссылаются на 13 марта 1989 года, 31 год назад. CME вызвал сбой в подаче электроэнергии в Квебеке, а также в некоторых частях северо-востока США. В этом случае электроснабжение было отключено для более чем 6 миллионов человек на девять часов.
Но солнечные бури могут быть даже более мощными, чем та, которая вызвала отключение электричества в Квебеке и на северо-востоке США в 1989 году. Самая крупная известная солнечная вспышка произошла 28 августа 1859 года.
Ее наблюдал и записал Ричард К. Кэррингтон, поэтому ее иногда называют событием Кэррингтона, а иногда событием 1859 года.Солнечная супербуря. Сопутствующий выброс корональной массы (CME) дошел до Земли всего за 17 часов, а не за обычные три или четыре дня. Произошла крупнейшая зарегистрированная геомагнитная буря. Северное сияние, или северное сияние, видели во многих частях мира. Телеграфные системы по всей Европе и Северной Америке вышли из строя.
Что было бы, если бы сегодня случилась такая мощная солнечная буря? И может ли такая мощная солнечная буря повториться при нашей жизни? Никто не знает ответов на эти вопросы с уверенностью.
Но ученые стали все больше осознавать возможность, особенно с 2008 года, когда Стен Оденвальд и Джеймс Грин опубликовали в журнале Scientific American статью о Кэррингтонском событии и возможных последствиях, если такой мощный шторм на Солнце произойдет сегодня.
Ученые задают все больше вопросов о солнечных бурях и их последствиях.
Например, в 2012 году ученые, опубликовавшие в журнале Space Weather , предположили, что отключение электроэнергии в Новой Зеландии в 2001 году было вызвано солнечной бурей. Этот результат, если он верен, особенно важен, потому что Новая Зеландия не находится в высоких широтах (как, например, Квебек). Это в средней широте, на той же широте, что и большая часть Соединенных Штатов. Это исследование 2012 года предполагает, что последствия солнечной бури может проникнуть в более густонаселенные средние широты.
Ученые — например, в Центре прогнозирования космической погоды — постоянно наблюдают за Солнцем как из космоса, так и с поверхности Земли. Когда происходит солнечная буря, способная повлиять на Землю, они это видят. В конце концов, чтобы повлиять на нас на Земле, солнечная буря должна была случиться на той стороне Солнца, которая обращена к Земле. После такого события обычно требуется несколько дней, чтобы корональный выброс массы достиг Земли. Когда приближается большой CME, спутники могут ненадолго отключить свои системы и, таким образом, остаться в безопасности.
Аналогичным образом, с заблаговременным предупреждением, наземные электросети могут быть переконфигурированы для обеспечения дополнительного заземления. И так далее.
Нам угрожает особенно мощная солнечная буря, возможно, такого масштаба, как Кэррингтонское событие? Некоторые считают, что мы можем быть. Вот почему правительства и ученые начинают уделять этому вопросу больше внимания, имея в виду создание систем и процедур, помогающих противостоять столь мощному воздействию солнца.
Увеличить. | Солнечный протуберанец огромен и устрашающих размеров по сравнению с нашей маленькой Землей. Но Земля так далеко от Солнца, что эти протуберанцы не представляют опасности. Изображение через НАСА.
Вывод: бури на солнце — естественное явление. Они происходят уже миллиарды лет. Они не опасны для нашего человеческого тела на поверхности Земли. Но они могут повлиять на некоторые земные технологии, такие как электрические сети и спутники на орбите вокруг Земли.
Дебора Берд
Просмотр статей
Об авторе:
Дебора Берд создала серию радиопрограмм EarthSky в 1991 году и основала EarthSky.
org в 1994 году. Сегодня она является главным редактором этого веб-сайта. Она получила множество наград от вещательного и научного сообществ, в том числе астероид под названием 3505 Берд в ее честь. Научный коммуникатор и педагог с 19 лет.76, Берд верит в науку как в силу добра в мире и жизненно важный инструмент для 21-го века. «Быть редактором EarthSky — это все равно, что организовывать большую глобальную вечеринку для крутых любителей природы», — говорит она.
Космическая погода и безопасность
Чтобы защитить людей и системы, которые могут подвергаться риску воздействия космической погоды, нам необходимо понять причины. Солнце является основным источником космической погоды. Извержения плазмы и структуры магнитного поля из атмосферы Солнца, называемые корональными выбросами массы (CME), и внезапные всплески радиации, называемые солнечными вспышками, могут вызывать эффекты космической погоды на Земле или вблизи нее. К счастью, магнитосфера, ионосфера и атмосфера Земли прекрасно защищают нас от самых опасных воздействий.
Если КВМ прибудет на Землю, это может вызвать геомагнитную бурю, которая, в свою очередь, может вызвать аномалии и нарушения современных удобств, на которые мы привыкли полагаться. Например, флуктуирующие магнитные поля, связанные с этими бурями, индуцируют токи в длинных проводах, таких как линии электропередач, что в экстремальных случаях может привести к массовым отключениям электроэнергии. 13 марта 1989 года мощная геомагнитная буря вызвала крупное отключение электроэнергии в Канаде, в результате чего 6 миллионов человек остались без электричества на 9 месяцев.часы. По данным North American Electric Reliability Corporation (NERC), вспышка нарушила передачу электроэнергии с электростанции Hydro Quebec и даже повредила некоторые силовые трансформаторы в Нью-Джерси. Отключения электроэнергии из-за космической погоды — редкое явление, но данные свидетельствуют о том, что могут иметь место значительные последствия. Значительные перебои в подаче электроэнергии могут иметь каскадные последствия, приводя к потере:
- систем водоснабжения и водоотведения
- Скоропортящиеся продукты и лекарства
- Системы отопления/кондиционирования воздуха и электроосвещения
- Компьютерные системы, телефонные системы и системы связи (включая сбои в работе авиакомпаний, спутниковые сети и службы GPS)
- Системы общественного транспорта
- Системы распределения топлива и топливопроводы
- Все электрические системы, не имеющие резервного питания
Космическая погода создавала проблемы еще до повсеместного производства и распределения электроэнергии.
Самая сильная геомагнитная буря за всю историю наблюдений произошла в сентябре 1859 года., известное как Событие Кэррингтона, в честь британского астронома Ричарда Кэррингтона. Во время этого шторма на телеграфных линиях возникали избыточные токи, что поражало техников, а в некоторых случаях приводило к возгоранию их телеграфного оборудования. Полярные сияния, еще одна особенность геомагнитной активности, были видны на юге вплоть до Кубы и Гавайев. Сегодня такой шторм оказал бы значительное влияние на наши технологии.
Мы больше не полагаемся на телеграфные сети для связи; однако наши коммуникационные технологии по-прежнему уязвимы для воздействия космической погоды. Солнечные вспышки иногда производят энергичные частицы (протоны и электроны), которые устремляются к Земле и захватываются магнитным полем Земли. Эти частицы могут повреждать спутники, используемые для коммерческой связи, глобального позиционирования, сбора разведывательных данных и прогнозирования погоды, а также вызывать перебои в радиосвязи в полярных регионах.