Более сильные и частые солнечные бури приведут к полярным сияниям и возможным техническим сбоям
Полярные сияния возникают в результате взаимодействия Солнца с магнитным полем Земли. Количество полярных сияний увеличивается по мере усиления солнечной активности. Те же космические возмущения, которые вызывают полярные сияния, могут повлиять на наши технологии.
В 1859 году геомагнитная буря — крупнейшая в истории человечества — нарушила работу технологических систем на Земле. Она известна как «Событие Кэррингтона» в честь Ричарда Кэррингтона, астронома-любителя, который установил связь между яркой солнечной вспышкой и последующими полярными сияниями и магнитными эффектами.
Земля, находящаяся во внешней атмосфере Солнца, окружена горячей магнитной плазмой, которая проносится мимо со скоростью нескольких сотен километров в секунду в потоке, называемом солнечным ветром.
Солнце настолько массивно, что потеря солнечного ветра оказывает на него незначительное влияние, но Земля, по сравнению с ним, — всего лишь пылинка. У Земли есть магнитное поле, которое защищает нас от солнечного натиска, но также отталкивается им.
При определенных условиях энергия может поступать в околоземную область от солнечного ветра, в основном накапливаясь на противоположной стороне от Солнца в виде кометоподобного магнитного хвоста. Он может стать нестабильным, если накапливается слишком много энергии, выбрасывающей частицы в атмосферу темной стороны, вызывая полярные сияния.
Если магнитные поля быстро меняются, они могут воздействовать на большие регионы Земли, вызывая проблемы в электросетях. В частности, это произошло в Северной Америке в 1989 году.
Итальянский астроном Галилей систематически изучал солнечные пятна в начале 1600-х годов. Примерно 300 лет спустя американский астроном Джордж Хейл показал, что солнечные пятна обладают интенсивными магнитными полями, в несколько тысяч раз более сильными, чем у Земли.
За 400 лет, прошедших с момента наблюдений Галилея, мы обнаружили, что количество солнечных пятен резко меняется в течение 11-летнего цикла. Но только сейчас мы можем объяснить их влияние на Землю.
Магнитные поля накапливают энергию, и иногда, как в магнитосфере Земли или вблизи солнечных пятен, эта энергия может быть преобразована в другие формы. В сильных полях солнечных пятен она может высвобождаться в виде рентгеновских лучей при быстрых, непредсказуемых вспышках.
Солнечные пятна и вспышки находятся вблизи поверхности или светоизлучающего слоя Солнца, но вещество может вырваться из сильного гравитационного поля Солнца. Сгустки газа — выбросы корональной массы — могут быть выброшены в космос. Небольшая часть из них выбрасывается в сторону Земли, и полярные сияния и их магнитные эффекты возникают, когда они достигают атмосферы Земли. Они также могут вызывать усиление наших радиационных поясов и могут повредить спутники.
Подсчет солнечных пятен на поверхности Солнца позволяет нам получить общее представление о том, какие космические возмущения могут возникать по мере прохождения солнечного цикла. Однако точное прогнозирование затруднительно.
Исходя из долгосрочных тенденций, ожидалось, что предстоящий солнечный максимум будет небольшим, как, впрочем, и тот, который был в 2014 году. Однако в этом солнечном цикле мы уже превысили прогнозируемое количество солнечных пятен и пережили сильные магнитные бури, поэтому прогнозы, возможно, придется пересмотреть.
Прямое измерение спутниками входящих возмущений солнечного ветра предупреждает нас о штормовой космической погоде только за час, но мы также можем предсказать ее немного ранее, наблюдая за солнечными пятнами.
Один оборот Солнца занимает примерно столько же времени, сколько требуется Луне для обращения вокруг Земли, то есть месяц. Таким образом, если определенное солнечное пятно имеет большую активность, оно, вероятно, повторится примерно через месяц.
Самая сильная вспышка 25-го солнечного цикла на сегодняшний день произошла 14 декабря и стала самым мощным извержением, произведенным Солнцем со времен «великих штормов» сентября 2017 года.
Крупные солнечные бури редки, но мы должны спокойно подготовиться к возможным воздействиям космической погоды, которые должны усилиться через несколько лет. По мере того как наши знания в области космической физики неуклонно совершенствуются, будет совершенствоваться и новая наука о прогнозировании космической погоды, позволяющая нам защищать наши технологические активы. Тем временем, нас ожидают впечатляющие полярные сияния, которые должны появиться, когда мы приблизимся к солнечному максимуму 2025 года.