Поточний цикл сонячної активності наближається до свого піка. Коли саме він станеться, оцінки вчених різняться. Проте вже зрозуміло, чого в цей час можна очікувати від магнітосфери Землі. Вона, як завжди, візьме на себе багато ударів високоенергетичних частинок.
Пік сонячної активності вже близько
Сонце наближається до піка своєї активості. І мова тут зовсім не про літню спеку. 25-й цикл коливанння магнітного поля нашої зорі виявився значно потужнішим, ніж очікували вчені. Результати цього процесу багато хто побачив на власні очі, коли полярні сяйва спустилися у регіони, де їх зазвичай не спостерігають.
Проте пік активності Сонця настане в найближчі кілька місяців. Це означає, що можна очікувати більш вибухонебезпечних виливів частинок. За певних обставин саме вони, зрештою, породжують красиві полярні сяйва в небі, а також геомагнітні бурі, які можуть пошкодити інфраструктуру, наприклад, електромережі та супутники на орбіті.
Що ж насправді відбувається, щоб викликати ці явища? Виявляється, що високоенергетичні частинки від Сонця рухаються до Землі під впливом сонячного магнітного поля. Вони переносяться на магнітне поле Землі в процесі, відомому як перепідключення.
Природа полярних сяйв
Ці дуже швидкі та гарячі частинки мчать вздовж силових ліній магнітного поля Землі, доки не вдаряться об нейтральну, холодну частинку атмосфери, таку як кисень, водень або азот. У цей момент частина енергії втрачається — і це нагріває навколишнє середовище.
Однак атмосферним частинкам не подобається бути енергійними, тому вони випускають частину цієї енергії у видимому діапазоні світла. Залежно від того, який елемент є надто гарячим, ви побачите різний набір довжин хвиль, випромінюваних у видимому діапазоні електромагнітного спектра. Це джерело полярних сяйв, які ми можемо бачити у високих широтах, а під час сильних сонячних явищ — і в нижчих.
Магнітне поле Землі постійне, але може стискатися і розслаблятися залежно від сили Сонця. Простий спосіб подумати про це — уявити дві напівнадуті повітряні кульки, притиснуті одна до одної. Якщо надути одну кульку, додавши в неї більше газу, тиск збільшиться і виштовхне меншу кульку назад. Коли ви випускаєте зайвий газ, менша кулька розслабляється і виштовхується.
Для нас, чим сильніший цей тиск, тим ближче до екватора виштовхуються відповідні силові лінії магнітного поля, тобто ми бачимо полярні сяйва.
Виняткові сонячні бурі
Тут також виникають потенційні проблеми: рухоме магнітне поле може генерувати струм у всьому, що проводить електрику.
Для сучасної інфраструктури найбільші струми генеруються в лініях електропередач, залізничних коліях і підземних трубопроводах. Швидкість цього руху також важлива, її відстежують, вимірюючи, наскільки магнітне поле порушене від «нормального». Одна з таких мір, яку використовують дослідники, називається індексом часу збуреної бурі.
За цим показником геомагнітні бурі 10 та 11 травня були надзвичайно сильними. Під час такої сильної бурі ймовірна потенційна небезпека індукції електричних струмів. Лінії електропередач піддаються найбільшому ризику, але на електростанціях встановлені захисні пристрої. Вони перебувають у центрі уваги з часів геомагнітної бурі 1989 року, яка розплавила силовий трансформатор у Квебеку (Канада), що призвело до багатогодинного вимкнення електроенергії.
Більшому ризику підлягають металеві трубопроводи, які піддаються корозії, коли через них проходить електричний струм. Це не миттєвий ефект, але відбувається повільне накопичення корозійного матеріалу. Це може мати сильний вплив на інфраструктуру, але його дуже важко виявити.
Небезпеки для супутників та інших космічних апаратів
Якщо геомагнітні збурення на Землі є проблемою, то в космосі вони стають ще більшою проблемою для нас. Супутники мають обмежену кількість заземлення, й електричний сплеск може вивести з ладу прилади та засоби зв’язку. Коли супутник втрачає зв’язок таким чином, його називають супутником-зомбі й часто втрачають повністю, що призводить до дуже великих збитків.
Зміни у магнітному полі Землі також можуть впливати на світло, що проходить крізь нього. Ми не бачимо ці зміни, але вони можуть сильно вплинути на точність систем визначення місцеперебування типу GPS, оскільки показники розташування залежать від часу, який минув між вашим пристроєм і супутником. Збільшення електронної щільності (кількості частинок на шляху сигналу) призводить до викривлення хвилі, що означає, що їй потрібно більше часу, щоб досягти вашого пристрою.
Полярні сяйва та пік сонячної активності
Змінюючи напруженість магнітного поля та відстань між об’єктами, можна спостерігати, як змінюються полярні сяйва. Випромінювання здебільшого фіолетове, як і можна було б очікувати в атмосфері, що на 72% складається з азоту. Навколо вершини, де полярне сяйво було б видно на Землі, з’являється сильне емісійне кільце, яке рухається вгору і вниз по широті залежно від напруженості магнітного поля.
Отже, як природне явище, полярні сяйва — це диво. Але ще краще те, що з кожною сильною геомагнітною бурею ми робимо вдосконалення, які допомагають захиститися від потенційної шкоди від майбутніх геомагнітних збурень.
За матеріалами phys.org
