Геомагнитная буря

Работа выполнена в соавторстве с Юрием Теодоровичем Цап, доктором физико-математических наук, ведущим научный сотрудником в области физики Солнца Крымской астрофизической обсерватории. Надеюсь, наше многолетнее плодотворное сотрудничество приведет к удивительным открытиям и интересным для любознательных читателей статьям.

Геомагнитная буря — это сильное возмущение магнитосферы Земли солнечным ветром, возникающее под действием потока сверхбыстрых заряженных частиц, который вызывает изменения в электрических токах, радиационных поясах и ионосфере нашей планеты. Условиями для геомагнитных бурь, являются продолжительные выбросы солнечной плазмы, взаимодействующие с магнитосферой Земли, если их магнитное поле противоположено направлению магнитного поля планеты. Это обеспечивает эффективную передачу энергии солнечного ветра Земле и околоземному космическому пространству.

Самые крупные бури связаны с солнечными корональными выбросами массы (КВМ), когда миллиарды тонн солнечной плазмы с её электромагнитным полем достигают Земли. Обычно, плазменные облака достигают окрестностей нашей планеты в течение 2-3 дней, но выбросы массы наиболее сильных штормов, со скоростью превышающую 1000 км/с, долетают до Земли всего за 18 часов. Высокоскоростной солнечный ветер врезается в более медленно движущийся поток плазмы. Возникают турбулентные области взаимодействия, которые создают условия для сильнейшего возмущения магнитосферы Земли в течение длительного времени, что и наблюдалось во время майской геомагнитной бури 2024 года.

Текущее состояние космической погоды: ЛСА ИКИ и ИСЗФ или NOAA.

F10,7см радиоизлучение

Поток солнечного радиоизлучения на частоте 10,7 см (2800 МГц) является надежным индикатором солнечной активности. Он возникает в нижней короне и коррелирует с площадью солнечных пятен, а также ультрафиолетовым солнечным излучением. В отличие от многих солнечных индексов активности, радиопоток F10.7 можно легко и надежно измерять ежедневно независимо от погодных условий. Его значение, измеряемое в «единицах солнечного потока» (с.е.п.), может варьироваться от менее 50 до более 300 с.е.п. в течение солнечного цикла.

Солнечное событие мая 2024

8 — 9 мая 2024 года на Солнце были зафиксированы 6 вспышек класса Х в области 3664:

По Земле, ударили три солнечных выброса массы. Первый удар был вечером 10 мая около 20 часов по московскому времени и совпал с началом бури уровня G4. Скорость солнечного ветра за 30 минут выросла почти в два раза с 400 км/с до 700 км/с. Плотность окружающей Землю плазмы увеличилась примерно в 30 раз.

Ночью 11.05 более мощные удары происходили около 01:00 МСК и в 04:30 МСК. Сила каждого была эквивалентна максимальному уровню геомагнитных бурь G5. В середине суток наблюдались резкие колебания геомагнитной интенсивности, связанные с прохождением мимо Земли плотных солнечных масс.

Возможные последствия магнитной бури наивысшего класса G5:

Воздействие на космические аппараты:

• радиационная угроза;
• выход из строя полупроводниковых приборов;
• обширный поверхностный заряд;
• проблемы с ориентацией;
• проблемы со связью и слежением за космическими кораблями.

Воздействие на энергетические системы:

• возможны разрушения энергетических систем и повреждения трансформаторов.

Воздействие на наземные системы:

• токи через трубопроводы достигают сотен ампер, вероятна ускоренная коррозия;
• один или два дня невозможна высокочастотная связь во многих районах;
• ухудшение точности спутниковых систем навигации;
• низкочастотная радио-навигация выходит из строя на несколько часов;
• полярные сияния видны вплоть до экватора.

Мощные вспышки 10-11 мая 2024:

В сторону Земли ушло не менее 6 крупных выбросов массы. Магнитная буря держалась на уровне G4+ более 15 часов. Уровень геомагнитной бури 11 мая достиг G4.7 (Kp=8.66), что всего на 0.3 балла ниже максимального уровня G5. Промежуточные пики были достигнуты ночью между 1 и 5 часами по московскому времени, когда вариации магнитного поля Земли впервые с 2005 года достигали уровня G5. Скорость солнечного ветра сохранялась на уровне около 700 км/с, что почти в 2 раза превышает средние значения.

В этот момент полярные сияния в западном полушарии наблюдались на всей территории Канады, вплоть до южных границ и северных штатов США. В восточном полушарии полярные сияния охватили дальний восток РФ, Сибирь и европейскую часть до широты Крыма.

11 мая к Земле пришли наиболее скоростные массы, выброшенные Солнцем. Магнитная буря прошла через пик. Колебания поля вернулись к экстремальным значениям 5 уровня. Скорость солнечного ветра варьировалась в диапазоне от 800 до 1000 км/с. Территорию РФ накрыла ещё более мощная полоса полярных сияний, вплоть до южных границ страны.

Выбросы плазмы, произведённые двумя крупными X вспышками от 10 мая 2024 года (уровень X3.9) и от 11 мая 2024 года (уровень X5.8) ударили по планете. С учётом уже осложнённой геомагнитной обстановки и насыщенности магнитосферы Земли частицами и плазмой от предыдущих выбросов, два новых дополнительных удара могли привести к крайне сложным геомагнитным последствиям. Ожидалось формирование 12 числа самой крупной магнитной бури в современной истории, как минимум с 2000 года.

Из-за того, что основное облако плазмы прошло выше орбиты Земли, воздействие на магнитосферу планеты ограничилось полярными сияниями на широтах 45^о и в центральных регионах России, в частности в Тверской области, 12 мая на несколько часов пропал телевизионный сигнал.

Геомагнитная активность 12.05 в период с 9 до 12 часов по московскому времени впервые за 40 часов упала до зелёного уровня. Магнитное поле было перенасыщено солнечной плазмой и частицами. По некоторым параметрам, например, по скорости солнечного ветра, обстановка за сутки только усложнилась — скорость ветра 12 мая в пике достигала 1100 километров в секунду. В этом смысле спад геомагнитных индексов является временным стечением некоторых физических обстоятельств и пока не означает изменением реальной ситуации около Земли. До конца дня планете предстояло выдержать еще один, наиболее сильный удар от выброса массы плазмы вспышки X5.8. Скорость выброса в момент отрыва от Солнца, согласно измерениям, составляла около 1200–1500 км/с, что является исключительно высоким значением, превышающим обычные цифры фактически в 2 раза. Достаточно сказать, что скорости выбросов, вызвавших магнитные бури уровня G5 от 11 мая, лежали в диапазоне от 700 до 1000 км/с. Так как кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, то удар по магнитному поля Земли мог быть исключительно сильным, но, Слава Богу, прямого попадания плазменного облака по планете не произошло, облако плазмы прошло выше орбиты нашей планеты.

Мощнейшая вспышка 25 цикла солнечной активности

14 мая в 20.00 произошла самая крупная вспышка в текущем 25-м цикле солнечной активности X8.7 балла. Чуть более крупное событие, уровня X9.3 наблюдалось последний раз 6 сентября 2017 года, почти 6 лет назад.

Согласно данным наблюдений, вспышка произошла в том же активном центре, что и события, вызвавшие шторм последней недели. Однако, за прошедшие несколько суток область заметно сместилась в сторону от линии Солнце-Земля и находится сейчас практически уже за краем Солнца. При таком расположении возможность прихода плазмы и связанного с этим удара по Земле крайне мала и находится на грани статистической погрешности.

Вспышка 14 мая, исходя из видео, сопровождалась исключительно крупным выбросом массы, который, по предварительным оценкам, ушел в сторону от Земли. Исходя из видео, очень вероятно, что вспышка спровоцировала второй взрыв в одной из областей на обратной стороне Солнца, который оказался полностью скрыт солнечным диском. Его облако плазмы ушло в противоположную сторону (Слава Богу, мимо Земли!). Планеты Венера и Юпитер, которые видны на видео, демонстрируют насколько ничтожно малы размеры планет и даже самого Солнца по сравнению с объемами выбрасываемых в космос плазменных облаков.

14 мая на нашей звезде произошел очередной взрыв высшего класса почти уровня X3.0. Но не на правом краю Солнца, где скрылась область 3664, для которой все уже сбились со счета от числа вспышек, а на ЛЕВОМ краю Солнца, где вообще пока не видно ни одной группы пятен. Эта область движется с обратной стороны Солнца на обращенную к Земле сторону. Теперь стало понятно, что произвело второй гигантский выброс массы на левой стороне Солнца, наблюдавшийся синхронно со взрывом X8,7.

Геомагнитная буря мая 2024 стала крупнейшей в современной истории наблюдений за 25 лет. Год активного Солнца продолжается, но магнитные полюса светила уже поменяли свою полярность, значит, в течение года будет наблюдаться постепенный спад солнечной активности.

Источники:

1. Лаборатория солнечной активности ИКИ и ИСЗФ.
2. Мониторинг ЭМ–фона КНЧ–диапазона в Томском государственном университете (ТГУ) и в Лаборатории космической геофизики и экологии Сибирского физико-технического института (СФТИ).
3. ИЗМИРАН / Институт Земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской Академии наук.
4. NOAA / ЦЕНТР ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ.
5. НИС Канады / Мониторинг солнечной погоды .
6. Магнитное поле Солнца.